Nový model: Jak vznikl genetický kód?

Otázka, jak vlastně vznikl genetický kód, patří k ústředním otázkám biologie. Složitost a komplexnost genetického kódování je tak nesmírná, že řada lidí (?) raději složí ruce do klína. Vědecky založení lidé (??) se však nevzdávají snadno, a proto postupně testují jeden model za druhým. O další krůček k řešení tohoto tajemství nás nedávno přiblížil tým fyziků z Rockefellerovy univerzity v New Yorku.Otázka, jak vlastně vznikl genetický kód, patří k ústředním otázkám biologie. Složitost a komplexnost genetického kódování je tak nesmírná, že řada lidí (?) raději složí ruce do klína. Vědecky založení lidé (??) se však nevzdávají snadno, a proto postupně testují jeden model za druhým. O další krůček k řešení tohoto tajemství nás nedávno přiblížil tým fyziků z Rockefellerovy univerzity v New Yorku.

Psal se rok 1952, když američtí biochemikové Stanley Miller a Harold Urey provedli slavný experiment, který jim navždy vysloužil místo v učebnicích biochemie. Jednu skleněnou láhev naplnili jednoduchými organickými sloučeninami, o nichž předpokládali, že se běžně vyskytovaly v dávné minulosti Země (např. H2O, CH3, NH3, N2). Tuto směs pak bombardovali elektrickými výboji, náhražkami dávných blesků. Překvapení na ně čekalo v druhé lahvi na konci pokusu.  Namísto původní jednoduché směsi se v ní totiž objevily i aminokyseliny, základní stavební kameny bílkovin (proteinů), bez kterých se žádný dnešní živý organismus neobejde. Pro další generace vědců však zůstala stále otevřená další, a popravdě mnohem složitější hádanka: Kde se vzala pravidla, která jednotlivým aminokyselinám předepisují, jak se v proteinové molekule řadit za sebe? Podaří se nám někdy úplně „nahlédnout Bohu do karet“?

Kde leží jádro pudla?

A v čem je vlastně ta největší potíž? Nejpalčivější problém spočívá v tom, jak mohlo něco tak složitého a účelně uspořádaného vůbec vzniknout v situaci, kdy neexistovaly žádné buněčné struktury, které se by se staraly o přísun živin, energie a stabilní prostředí. Hozenou rukavici se pokoušela zvednout řada vynikajících mozků současné vědy, cesta k definitivnímu výsledku je však klopotnější, než to na první pohled vypadá. Mezi protobiology, jak si vědci, kteří se výzkumem počátků života zabývají, říkají, je již dlouhou dobu populární představa takzvaného RNA světa, tedy světa ribonukleových kyselin. Tato představa se vyhýbá jednomu velkému problému, s nímž je třeba se vyrovnat – totiž metaforickému zapřahání vozu před koně. DNA, tedy deoxyribonukleová kyselina, se totiž sama postavit nedokáže. Potřebuje k tomu celou baterii enzymů, které zase nejsou kódovány nikde jinde než v ní samotné. V RNA světě však neexistuje jiná nukleová kyselina, než jen RNA. Na rozdíl od DNA mají však její molekuly i katalytické vlastnosti, a tak si mohly při své stavbě vzájemně pomáhat. Teprve v dalším běhu evoluce předala RNA pomyslný štafetový kolík kódování do rukou stabilnější DNA. Genetický kód, který umožňuje tvorbu všech proteinů, byl však v té době již dávno na světě.

Čas je klíčem ke všemu

Tým složený ze dvou Američanů a jednoho Švýcara se rozhodl vybudovat svůj model právě v takovém RNA světě. Jejich hlavní zájem se soustředil na problém, jak a za jakých podmínek si dokáže se svým úkolem poradit malá molekula tRNA, jejíž práce spočívá v nalezení a přinesení správné aminokyseliny do budoucího řetězce (viz rámeček). Podařilo se jim dokázat, že i v tak jednoduchých podmínkách, jaké poskytuje enzymů prostý svět RNA, mohou vznikat i řetězce, které nejsou nahodilé, ale přesně kódované. Nečekejme však, že se jim najednou podařilo rozlousknout proces kódování pro všechny druhy aminokyselin najednou. Pro zjednodušení vypracovali systém, který se skládal pouze ze dvou nejjednodušších z nich, dvou primitivních molekul tRNA a vzorových, kódujících molekul RNA (templáty). Vznik kódovaného řazení aminokyselin podle nich záleží na dvou procesech s jistým časovým rozpětím. Různé aminokyseliny totiž potřebují různě dlouhý čas na to, aby si vytvořily vazbu na „donašeče“ – molekulu tRNA. Jinak dlouhý čas potřebují zase k tomu, aby si mezi sebou v nově se tvořícím řetězci vytvořily vazbu. „Když je délka obou časů srovnatelná, nastává proces výběru. Některé aminokyseliny jsou totiž lépe připravené než jiné. Právě zde bychom mohli hledat počátek veškerého kódování,“ vysvětluje jeden ze spoluautorů studie, Američan Albert Libchaber.

Více se dozvíte v:

M. Barbieri: Organické kódy, Academia, Praha 2006

Jak se dělá protein?

 Na začátku cesty k proteinu je informace, uložená v molekule DNA. Ta je v ní zapsaná prostřednictvím čtyř bází, které označujeme písmenky A,G,T,C. Aby však mohlo dojít k dalšímu kroku, musí se dvoušroubovice nejprve rozdělit a přepsat na komplementární vlákno, jakýsi nosič. Tento nosič informace však v dnešních buňkách již není tvořen DNA, ale její jednovláknitou „sestřičkou“, (mediátorovou – m) RNA. Po tomto přepisu, neboli transkripci, se o zrod budoucího proteinu starají spolu s množstvím nejrůznějších enzymů už jen různé varianty RNA. V drobounkých ribozomech, které jsou z velké části také tvořeny zvláštní formou RNA (rRNA), se vlákno získané přepisem „přeloží“ do řeči aminokyselin a první podoba proteinové molekuly je na světě. Aby se však spolu DNA a RNA na přípravě budoucí molekuly vůbec „domluvily“, musí používat společný slovník, genetický kód. Pro každou dílčí cihličku proteinu (aminokyselinu, kterých živá těla používají 20) proto existuje jedno nebo i více „slov“, tvořených třemi písmenky kódu – triplet čili kodón (např. AUG, UGG atd.). Jak ale tento kód vznikl? Zatím přesně nevíme, jisté však je, že roli při tom hrály konkrétní vlastnosti jednotlivých zúčastněných molekul.

Rubriky:  Genetika
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

“Špatné geny odstraníme,” hlásí vědci

“Špatné geny...

Číňané hlásí mimořádné úspěchy z genového testování uměle vytvořených lidských...
Zásah do embryí: Jak odstranit vrozenou vadu

Zásah do embryí: Jak odstranit...

Američtí vědci společně se svými čínskými a jihokorejskými kolegy přišli s...
Odhaleno 40 nových genů spojených s inteligencí

Odhaleno 40 nových genů spojených...

Vědcům se podařilo objevit 40 nových genů, které s největší...
Většinu případů rakoviny způsobí chyba v překladu DNA

Většinu případů rakoviny způsobí...

Nepředvídatelné chyby v kopírování DNA při dělení buněk jsou podle...
Umělý život klepe na dveře

Umělý život klepe na dveře

Uměle vytvořený člověk zatím bývá jen námětem sci-fi filmů a románů. A i když...
Vědci objevili, proč muži plešatí

Vědci objevili, proč muži plešatí

Plešatost trápí mnoho mužů. Nová studie britských vědců identifikovala více než...
Objev, který by mohl usnadnit umělé oplodnění

Objev, který by mohl usnadnit...

Umělé oplodnění je řešení pro ženy, které nemohou otěhotnět přirozenou cestou....
Bude se schizofrenie léčit nikotinem?

Bude se schizofrenie léčit...

Při pokusech na laboratorních myších vědci z University of Colorado Boulder zjistili,...
Brněnští vědci prozkoumali opraváře DNA

Brněnští vědci prozkoumali...

Pokaždé, kdy se buňka v těle dělí, musí nejprve zdvojnásobit svou...
Na světě je první dítě se třemi rodiči

Na světě je první dítě se třemi...

V Mexiku přišlo na svět dítě, které má o jednoho rodiče víc, než je...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Objevené bohatství: Nejznámější zlaté poklady všech dob

Objevené bohatství: Nejznámější...

Potopené lodě, zakopané truhly nebo hroby plné cenných...
Historie příborů: V 11. století mluví církev o vidličce jako o ďáblově nástroji!

Historie příborů: V 11. století mluví...

Podle odhadu odborníků používá svatou trojici lžička–vidlička–nůž denně asi...
Děsivé jihlavské popraviště: Bloudí zde duchové odsouzených?

Děsivé jihlavské popraviště:...

Na okraji Jihlavy se nachází kopec přezdívaný Krkavčí vrch. Jihlavané toto místo...
Fascinující zvířata: Proč se pandy naučily žrát bambus?

Fascinující zvířata: Proč se pandy...

Bambus tvoří 99 % jídelníčku pandy velké, přesto však není zažívání tohoto velkého...
Civilizační nemoci: Proč jsme proti nim bezradní?

Civilizační nemoci: Proč jsme...

Rakovina, cukrovka nebo obezita. To je jen malý výčet nemocí, kterými...
Příběh prvního anglického mafiána: Potopí ho až obyčejná krajka!

Příběh prvního anglického mafiána:...

Stal se prvním, komu se podařilo jako prvnímu ovládnout takřka celé...
VIDEO: Úchvatný výstup na Mount Everest

VIDEO: Úchvatný výstup na Mount...

Z pohodlí domova dnes můžete zažít prakticky cokoliv. Mohou za to...
Falešné důkazy proti Dreyfusovi: Kdo stál za temnou aférou?

Falešné důkazy proti Dreyfusovi:...

Francouzská kontrašpionážní služba zachytí roku 1894 rukou psaný dopis. Právě vzplál...
Karta smrti: Odkud  získala svou hrůzostrašnou přezdívku?

Karta smrti: Odkud získala svou...

Dusná krajina vietnamské džungle se utápí v salvách výstřelů a bolestných výkřiků....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.