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

Související články

Úspěch českého SPACE týmu společnosti Atos

Úspěch českého SPACE týmu...

Český SPACE tým společnosti Atos se bude podílet na vývoji testovacího zařízení...
Zdravější pivo? Vědci poprvé upravili chmel moderní technologií CRISPR

Zdravější pivo? Vědci poprvé...

Více léčivých látek a hořkých kyselin v chmelu chtějí docílit vědci z...
Leden jako měsíc boje proti rakovině děložního čípku

Leden jako měsíc boje proti rakovině...

První měsíc v roce byl vyhlášen jako mezinárodní měsíc boje proti rakovině...
Rok 2021 a připojení 15 nových jaderných bloků

Rok 2021 a připojení 15 nových...

Celkem 15 nových jaderných bloků o souhrnném instalovaném výkonu přes...
Jen „čísla“ ze spermiogramu nestačí

Jen „čísla“ ze spermiogramu nestačí

Mužská plodnost klesá a reflektují to i „tabulky“ WHO. Normální...
Stá zebra Chapmanova v liberecké zoo

Stá zebra Chapmanova v liberecké...

Zebry Chapmanovy (Equus quagga chapmani) mohou návštěvníci v...
Jak Češi zvládají home office?

Jak Češi zvládají home office?

Dlouhodobý boj s koronavirem přináší také stále častější práci na bázi...
Pompeje „otevřely“ bistro

Pompeje „otevřely“ bistro

Archeologické práce po celém světě neustávají ani v době pandemie, díky...
Hřeb z Kristova kříže

Hřeb z Kristova kříže

Krátce před Vánoci nalezli archeologové v milevském klášteře ukrytou schránku. Jaké bylo...
Scottyho poslední cesta: Vesmírný turista vyrazil na oběžnou dráhu s ostatky herce ze Star Treku

Scottyho poslední cesta: Vesmírný...

Po dvanácti letech od své výpravy na oběžnou dráhu vesmírný turista...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Porazit nacisty pomohla mafie! Slavný mafián Lucky Luciano v akci

Porazit nacisty pomohla mafie!...

Lucky Luciano se postupně probojoval mezi mafiánské špičky New Yorku. Jenže...
Pro DNA do knihovny

Pro DNA do knihovny

Jak zrychlit a zpřesnit stanovení diagnózy u pacientů? Cambridgeský...
Existenci slavného impéria uzavřel přestárlý povstalec

Existenci slavného impéria uzavřel...

Prosperitu vystřídají zmatky, slavné impérium už má nejlepší léta za sebou. V takové chvíli...
Historie fastfoodů: V Číně měly pouliční stánky s nudlemi otevřeno celou noc

Historie fastfoodů: V Číně měly...

„Plnou misku,“ poručí si Li, když přistoupí k pouličnímu prodavači u...
Tajemství izolepy: Proč funguje jako rentgen?

Tajemství izolepy: Proč funguje...

Pokud vám zrovna nedošla, určitě ji máte doma. Izolepa je přeci...
V-3: Superdělo s hlavní dlouhou 130 metrů!

V-3: Superdělo s hlavní dlouhou...

Země se zachvěje a vzápětí vyplivne kovový špunt, který si to zamíří do...
Bouřlivák O. J. Simpson: Skutečnou pravdu zná jen on a Bůh

Bouřlivák O. J. Simpson: Skutečnou...

Brentwood v Los Angeles je považován za celkem poklidnou čtvrť movitějších...
Církev slavných: Přináší scientologie dobro, nebo zlo?

Církev slavných: Přináší...

Stačí si na internetu zadat do vyhledávače výraz „scientologie“. Co vám...
Desetidenní válka: Jak Slovinci drtí silnějšího nepřítele

Desetidenní válka: Jak Slovinci drtí...

Výsledky slovinského referenda o vystoupení z jugoslávské unie z prosince 1990...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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