Užíváte si poklidný večer při dobrém jídle. Vaše tělo ale volno nemá, čeká ho práce s trávením. Mozek už nařídil výrobu bílkovin, které slouží jako trávicí enzymy. Pokyn doputoval i k buňce slinivky, jejímž úkolem je vytvářet lipázu, enzym pro štěpení tuků v tenkém střevě. Výroba se rychle rozjíždí….

Krok 1: Hledání receptu

Buňka slinivky břišní se pouští do práce. Nejdřív musí najít předpis pro tvorbu lipázy. Spolu s recepty na 20 000 až 25 000 dalších proteinů je uložený v jejím jádře ve formě DNA, tedy v genetické informaci.

V katalogu je potřeba najít požadovaný recept čili gen. Ten pro slinivkovou lipázu má zkratku PNLIP. V knihovně platí přísné pravidlo, že nikdo nesmí vynášet z jádra originální recepty, tedy části DNA. Je však možné si návod přepsat a kopii si odnést ven.

Krok 2: Přepis je bleskurychlý

Než se recept může zkopírovat, musí se nejprve rozplést dvoušroubovice DNA v oblasti, kde se nachází požadovaný gen. Jedno z vláken se pak stane předlohou pro kopii, která bude mít podobu krátkého úseku genetické informace označovaného jako mRNA (messengerová RNA).

V jádře je připraveno vše, co je pro její tvorbu potřeba, tedy enzymy i nukleotidy, což jsou základní stavební prvky nukleových kyselin (DNA a RNA). Každý nukleotid obsahuje jednoduchý cukr, zbytek kyseliny fosforečné a některou z nukleových bází. A právě báze jsou na buněčné úrovni tím, čím jsou pro nás písmena abecedy.

Krok 3: Písmenková skládačka

V DNA jsou veškeré informace zapsané pouze čtyřmi druhy nukleových bází, kterými jsou adenin, thymin, guanin a cytosin. Čtyři písmena tedy zvládají kódovat strukturu veškerých bílkovin lidského těla. Zdá se to málo, ale počítače si vystačí pouze s jedničkami a nulami.

I mRNA je poskládaná z těchto bází, ovšem s tím rozdílem, že thymin je nahrazený uracilem.

Když si chce buňka okopírovat recept na výrobu lipázy (nebo jakéhokoliv jiného proteinu), tak přiřazuje stavební kameny (nukleotidy) následujícím způsobem: Kde je v DNA cytosin, tam se pro mRNA použije guanin, a naopak.

Kde je thymin, tam přidá adenin. A pokud se v DNA objeví adenin, tak se do mRNA zařadí uracil. A toto všechno má na starosti enzym označovaný jako RNA polymeráza.

Krok 4: Nastupuje ribozom

Hotová mRNA opouští jádro buňky a v cytoplazmě se naváže na ribozom. Tato buněčná organela má na starosti vlastní výrobu bílkovin neboli translaci. V cytoplazmě může být klidně i 10 milionů ribozomů a všechny čekají na mRNA, aby mohly začít plnit svoji funkci.

A zatímco jedna mRNA právě opouští jádro, tak už buňka vytváří další. Celé to připomíná pásovou výrobu, takže v jeden okamžik je výroba pankreatické lipázy (nebo jakéhokoliv jiného proteinu) ve vícero fázích.

Krok 5: mRNA nese instrukce

Ribozom má dvě části, které se označují jako velká a malá podjednotka. Velká je pracant, co odře většinu práce, a malá je koordinátor, který se stará o to, aby pro výrobu proteinu nic nechybělo. To nejdůležitější už je na místě, tedy instrukce v podobě mRNA. Ještě budou potřeba aminokyseliny jako základní stavební prvky bílkovin. Ty jsou zatím rozptýlené v cytoplazmě.

Krok 6: tRNA řadí aminokyseliny

Teď je třeba zařídit, aby se správná aminokyselina dostala ve správný okamžik k ribozomu a zařadila se do vznikajícího proteinu. K tomu slouží další druh RNA označovaný jako tRNA (transferová RNA). Ty mají podobu jakéhosi trojlístku.

Na stonek se váže některá z aminokyselin, kterých je v lidských buňkách 21 typů. Druh aminokyseliny, který tRNA přenáší, není náhodný, ale určuje ho trojice nukleových bází, která je na prostředním lístku.

Krok 7: Práce s trojicemi

Celý trik výroby proteinů v buňce (tedy proteosyntézy) spočívá v tom, že tři nukleové báze kódují jednu aminokyselinu. Tak jsou zapsané v DNA i mRNA. Pokud jsou například v mRNA báze AUG, tak buňka ví, že má zařadit aminokyselinu methionin.

Vedle může být CUU, což značí leucin. Velká podjednotka ribozomu je zodpovědná za navázání tRNA, která nese správnou aminokyselinu – tedy tu, která odpovídá bázím zapsaným v mRNA.

Krok 8: Všechno musí sedět

Na mRNA připojenou k ribozomu se váže jedna tRNA za druhou. Úkolem tRNA je odevzdat v ribozomu na určeném místě aminokyselinu, kterou přivezla. Velká podjednotka ribozomu se stará o to, aby se aminokyseliny nerozkutálely jako korálky.

Pečlivě je tedy napojuje na sebe tzv. peptidickou vazbou. Zároveň se stará o odstraňování molekul tRNA, které už svůj náklad odevzdaly. A zároveň se se postupně posouvá po již použité části mRNA. Všechno je dokonale synchronizováno a za pouhou vteřinu dokáže ribozom zařadit kolem 20 aminokyselin.

Krok 9: Závěrečné úpravy

Když se ribozom dostane na konec mRNA, tak uvolní vytvořený proteinový řetězec. Není to však ještě hotová lipáza, jelikož se nově vzniklé proteiny ještě upravují. Přidávají se k nim různé molekuly a v některých případech dochází k jejich štěpení.

Když je buňka s proteinem spokojená, tak ho zabuduje do své struktury, nebo ho uvolní ven, tak jako se to děje s pankreatickou lipázou.

Dodatek: Stejným způsobem jako tento trávicí enzym vytvářejí buňky všechny další bílkoviny. Jsou základem života, a tak je tělo potřebuje pro množství rozmanitých úkolů. Jsou základními stavebními kameny tkání, slouží imunitě, řídí tělo jako hormony, podílejí se na nesčetných buněčných dějích.

Kateřina Pavelcová