SME
Utorok, 20. október, 2020 | Meniny má VendelínKrížovkyKrížovky

Bunka, to predsa nie je len skladisko génov

Tohtoročná "nobelovka" za chémiu pre Rogera Kornberga zo Stanfordovej univerzity ukazuje, že laboratóriá špičkových prírodovedcov sa približujú k lepšiemu poznaniu toho, ako sa v bunke tvoria a ako fungujú bielkoviny

Profesor Roger Kornberg vo svojom laboratóriu na Stanfordovej univerzite. FOTO - SITA/AP

Tohtoročná "nobelovka" za chémiu pre Rogera Kornberga zo Stanfordovej univerzity ukazuje, že laboratóriá špičkových prírodovedcov sa približujú k lepšiemu poznaniu toho, ako sa v bunke tvoria a ako fungujú bielkoviny

S troškou fantázie si bunku môžeme predstaviť ako miniatúrne veľkomesto so sieťou diaľnic, nadjazdov a podzemných garáží, s priemyselnými zónami, elektrárňami a skládkami odpadu. A samozrejme s centrom, nabitým ministerstvami, bankami, knižnicami, počítačmi, databázami a azda aj informatickými univerzitami. Zvykli sme si čítať, počuť (a písať) najmä o význame uloženej genetickej informácie v bunkovom jadre. Oprávnene, veď ukrýva našu takmer kompletnú dedičnú informáciu. Práca tohtoročného nobelistu však naznačuje, že pozornosť vedcov si zaslúžia aj (alebo teraz už najmä?) pohľady do bunkovej "mašinérie" spojenej s výrobou bielkovín.

V Kornbergovom kráľovstve

Laureát tohtoročnej Nobelovej ceny za chémiu Američan Roger Kornberg zo Stanfordovej univerzity (USA) zasvätil dvadsať rokov života štúdiu mechanizmu, ktorým bunka prenáša genetické informácie z "centra" na "perifériu" - do ribozómov. Až tam z nich vznikajú bielkoviny. Presnejšie, Kornberg sa venoval transkripcii, teda prepisu informácie z jadrovej DNA do RNA (ribonukleovej kyseliny), ktorá ju odovzdáva ďalej do ribozómov. Mechanizmus transkripcie opísal Kornberg ako prvý vedec v neuveriteľných podrobnostiach. Použil pri tom najmodernejšie biochemické metódy a perfektné kryštalografické štúdie; jeho tím pracoval až na úrovni angströmov, keď už možno rozlíšiť jednotlivé atómy (nedá mi nespomenúť, že sú to tie isté atómy, z ktorých sa skladá nielen DNA, bunkové jadro, cytoplazma a ribozómy, ale aj najvzdialenejšia planéta vo vesmíre; teda aspoň dostupné fakty tomu nasvedčujú).

Úlohou väčšiny génov v bunkovom jadre je skladovať inštrukcie na výrobu tisícok bielkovín, nevyhnutných pre normálnu činnosť organizmu. Bielkoviny sa vyrábajú podľa programu zakódovaného v postupnosti štyroch písmen molekuly DNA uloženej v génoch. Kornberg študoval bunku s jadrom, eukaryontnú, ktorú má človek spoločnú nielen so šimpanzom a ryžou, ale napríklad aj s pekárskymi kvasnicami; to bol vlastne jeden z prvých výskumných objektov oceneného vedca.

RNA ako poslíček

Samotná DNA však nič nevyrába, na to má niekoľko pomocníkov. RNA funguje ako šikovný poslíček, ktorý gén najskôr okopíruje a potom prenesie z jadra do ribozómov uložených v cytoplazme. (O ribozómoch píšeme málokedy, preto malá poznámka, aj keď samotnej práce laureáta sa netýkajú: Ribozómy alebo Paladeho zrnká podľa vedca, ktorý ich v roku 1955 opísal ako prvý, väčšinou nájdeme v bunkovej cytoplazme, veľkosť majú približne 15-20 nanometrov, teda miliardtín metra; rýchlo rastúce a deliace sa bunky, napríklad rakovinové či embryonálne, obsahujú v porovnaní s málo aktívnymi bunkami oveľa viac ribozómov.)

Bez okopírovania génu a jeho prenosu cez RNA do ribozómov by bunka, a samozrejme aj organizmus, rýchlo zahynuli. Dramaticky to dokazujú otravy muchotrávkami, lebo ich prudký jed (amanitín) vie zablokovať prepis DNA do RNA.

Zatiaľ čo DNA má štruktúru zdvojenej špirály, RNA je zložená iba z jedného vlákna. Nemá teda "zálohu", ktorá by jej umožnila opraviť prípadné chyby. Logicky musí mať aj oveľa nižšiu stabilitu ako DNA.

Neuveriteľné: Ako na bobovej dráhe

Transkripcia (prepis) informácie z génov a prenos do výrobných ribozómových hál je veľmi zložitý, tak ako koniec-koncov všetko dianie v bunke. Prebehne iba vtedy, keď bunka práve konkrétnu bielkovinu potrebuje. Kornberg nielen odhalil štruktúru bielkoviny, ktorá prepis uskutočňuje (RNA polymeráza), ale aj spôsob jej spolupráce s ďalšími aktérmi (s "predlohou" v podobe templátovej DNA, s výslednou jednovláknovou RNA, s regulačnými bielkovinami i s nukleotidmi, základnými stavebnými kameňmi RNA; lenže toto všetko je pre normálneho smrteľníka také zložité, že sa azda môžeme uspokojiť konštatovaním: v bunke sa dejú naozaj čudné - až zázračné - veci).

Pokiaľ ide o samotnú RNA polymerázu, veľmi zjednodušene povedané: Najskôr sa musí "zahryznúť" do DNA tak, aby s ňou udržala počas kopírovania génu tesný kontakt. Keď prepisuje jednotlivé písmená, približne rýchlosťou 10 písmen za sekundu, musí sa po nich kĺzať ako jazdec na boboch po ľadovej dráhe. Často ide o relatívne veľké vzdialenosti, lebo gény mávajú až milióny písmen (párov báz) genetického kódu. Ak má ribozóm vyrobiť bielkovinu presne podľa návodu, ukrytého v géne, samozrejme musí dostať presnú kópiu. Preto pri prepise nesmie "jazdec" ani raz spadnúť, v závere prepisu však musí elegantne zoskočiť. Neuveriteľné, vraj to však funguje.

Kornberg do detailov opísal mechanizmus, ktorý umožňuje celé toto eskamotérstvo bezpečne absolvovať. Vďaka nemu je RNA polymeráza najväčšou bielkovinou s detailne objasnenou štruktúrou.

Nobelov výbor vie, čo hovorí

Nobelov výbor konštatoval: "Pochopenie toho, ako transkripcia funguje, má zásadny význam aj pre medicínu." Treba ho brať úplne vážne. Rovnako ako učenca, ktorý kedysi dávno vyhlásil: "Nepoznám nič praktickejšie než dobrú teóriu."

A ešte niečo. Zvláštne čaro môže mať porovnanie tohtoročnej Nobelovej ceny za fyziku s cenou za chémiu (a tiež samozrejme za medicínu/fyziológiu, o ktorej sme už písali, ale ešte sa k nej vrátime). Fyzikálna sa totiž dotýka najvzdialenejších kútov nášho vesmírneho domova, chemická zviditeľňuje prácu na úrovni bunky, najmenšej čiastočky živej hmoty, schopnej samostatnej existencie. Pritom aj bunka, základný stavebný bio-kameň nášho tela, predstavuje svojský mikro-kozmos. Nie je to fascinujúce?

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Téma: Nobelove ceny

Prečítajte si aj ďalšie články k téme
Článok je zaradený aj do ďalších tém
Nobelova cena za mier
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Na celoplošné testovanie budeme potrebovať zhruba 48-tisíc ľudí. Otázka je, kde ich zoberieme

Na jedno miesto pripadá jeden vojak, potrebujeme naň však asi osem ľudí.

Vzorky na antigénne testy odoberú výterom z nosohltana.
Dobré ráno

Dobré ráno: Testovanie nám dá pár týždňov, a potom čo?

Má to byť najväčšia operácia v moderných dejinách Slovenska.

Podcast Dobré Ráno.
STĹPČEK PETRA TKAČENKA

Vláda sa spolieha na ľudí, ktorých nemá

Slovensko má chronický nedostatok zdravotníkov.

Peter Tkačenko

Pribudlo ďalších šesť úmrtí na Covid-19, zomrel aj lekár z Oravy

Slovensko eviduje celkovo 98 úmrtí na Covid-19.

Ilustračná fotografia.