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
reklama

Související články

Umělé mozečky pomohou s...

Začátkem září mezinárodní vědecký ký tým představil světu své úspěchy –...

Pozor na letní lásky

Koncerty, dovolené u moře, festivaly – všechna tato místa lákají nejen na...

Lze Covid vyléčit vitamíny, alkoholem...

U většiny onemocnění s mediálním přesahem se dříve nebo později objeví...

Proč je tak náročné shodit...

Nadváha a obezita jsou globálním problémem, což je do značné míry...

Studie podporující léčbu Covidu...

Měla to být velká bomba: lék používaný proti parazitickým hlísticím a...

Svět potřebuje vědu, věda...

L’Oréal Česká republika již popatnácté ocenil tři nadané vědkyně pomocí...

Na počtu terapií se rok pandemie...

Na pražské klinice asistované reprodukce IVF CUBE v nejbližších dnech...

Fakultní nemocnice Bulovka...

Před devadesáti lety byla uvedena do provozu jedna z pěti největších pražských...

Kardiologové spouští kampaň –...

Čeští kardiologové vyhlašují kampaň Nemocné české srdce. Do deseti let...

Únikem moči trpí až 40 % naší...

V produktivním věku trpí únikem moči zejména ženy, tento problém se ale nevyhýbá...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Ukázkový proces s rebelem: Na hranici skončí spisy i jejich autor

Ukázkový proces s rebelem: Na...

Německý novokřtěnec Balthasar Hubmaier (asi 1485–1528) obzvlášť rozčílí...
Sázka na kamenné hroty: Překonaly evropské geny zamrzlý oceán?

Sázka na kamenné hroty: Překonaly...

Dřívější výzkumy dokázaly, že DNA severoamerických indiánů...
Tuny oceli vs. zakázaná hudba: Rokenrolový dýchánek stál svobodu pěti lidí

Tuny oceli vs. zakázaná hudba:...

Železárny a těžba uhlí na Ostravsku, těžba uranu v Jáchymově. Československo...
Mezi dělníky stoupal počet levobočků: Rozbujela se za průmyslové revoluce nevěra?

Mezi dělníky stoupal počet...

„Co bude k večeři?“ ptá se 12letý Honza maminky. Uslyší obvyklou...
Jak nás ovlivňují biologické hodiny?

Jak nás ovlivňují biologické...

Biologické, nebo také vnitřní, hodiny významně ovlivňují tělo a mysl....
V malém pomáhá a ve velkém škodí

V malém pomáhá a ve velkém škodí

Exotické liči neboli čínská jahoda voní po růžích a chutná podobně jako...
Jak si poradíme s tetováním?

Jak si poradíme s tetováním?

Tetování sebou nese i jistá zdravotní rizika jako např. alergické reakce. Patří...
Co snímá rychleji než lidské oko?

Co snímá rychleji než lidské oko?

Prakticky všichni se s nimi setkávají každý den, doma, v obchodech i v kapse...
Proč je červená bobule tak zdravá?

Proč je červená bobule tak zdravá?

V kyselých a minerálně chudých půdách je možné najít plíživý polokeř, rostoucí do...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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