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 všemuTým 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.

Autor: Michal Andrle
Rubriky:  Medicína
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

14 GENŮ PRO OBEZITU – OBŽERSTVÍ,...

Obezita je dle Světové zdravotnické organizace (WHO) považována za jednu z...

Pacienti s osteoporózou by se...

Miliony lidí s osteoporózou by se neměly bát pravidelně cvičit, uvedli odborníci v...

Jaro a játra? Ano! O jeden z...

Játra – druhý největší orgán našeho těla a po mozku také druhý...

Úzkostí a depresí v Česku přibude

Nejprve dva roky pandemie, nyní válečný konflikt na Ukrajině. Toto náročné...

Vysoký tlak v plicích ohrožuje...

Jste bez dechu a cítíte bolest na hrudi po jarní vycházce? Na vině nemusí...

Špatný spánek brání hubnutí

Nedostatek spánku přináší celou řadu potíží, a to zejména zdravotních. Dánští...

Bude mateřské mléko pro děti z...

Stává se to čím dál častěji, matce se narodí dítě, ale ta není...

Rakovina děložního čípku? Může...

Rakovina děložního čípku. Obávaný strašák žen, který každý den v České...

Jaká je ideální doba spánku?

Příliš mnoho a příliš málo spánku souvisí s horším kognitivním výkonem a...

Covidová Amerika: Studie odhalila, že...

Že je dnes pomalu unikátnější covid neprodělat, než naopak, dokazuje i...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Pomohla Mussolinimu Etna?

Pomohla Mussolinimu Etna?

Lávový jazyk sicilské sopky Etny v listopadu 1928 dychtivě olízl městečko...
Sedm kulí jako v Sarajevu? Ani náhodou!

Sedm kulí jako v Sarajevu? Ani...

„Žofinko! Neumírej! Zůstaň naživu kvůli našim dětem!“ sípal umírající následník...
Ze sestry se vyklubala matka

Ze sestry se vyklubala matka

„Viagru si beru jen ve chvíli, kdy chci mít sex s více než jednou ženou,“...
Ve starověkém městě Ur se trestalo podle biblického hesla oko za oko

Ve starověkém městě Ur se...

Právo urputně hájí starověký král Šulgi. „Mezopotámští králové brali svůj úkol...
Obr z Cardiffu: Vtípek, který oklamal Ameriku

Obr z Cardiffu: Vtípek, který...

„Zemi v dávných dobách obývali obři!“ hlásají novinové titulky...
Camp David: Místo, kde se píšou dějiny, obdivuje Churchill či Břežněv

Camp David: Místo, kde se píšou...

Dvojice mužů jedoucích na koních procválá kolem nevelké chatky. Zčistajasna se...
V Uherském Hradišti stála škola už v 9. století

V Uherském Hradišti stála škola...

Procesí lidí s knězem v čele stoupá na vyvýšeninu nad řekou Moravou. Svatý muž se zastaví a...
Stalo se Pohansko u Břeclavi šperkařským srdcem Velké Moravy?

Stalo se Pohansko u Břeclavi...

Muž si otře zpocené čelo. Už celý den se ve své šperkařské dílně věnuje výrobě...
Život je pes! Proč psy spojujeme se špatnými věcmi?

Život je pes! Proč psy spojujeme se...

Cítím se pod psa. Venku je počasí, že by psa nehnal. Prostě zima, jako v...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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