Centrálna dogma: od DNA k pevným zadočkom

Autor: Tomáš Paulech | 24.7.2014 o 17:45 | Karma článku: 11,84 | Prečítané:  5193x

Vedeckí velikáni každej doby si musia pri medializácii svojich názorov dávať pozor na názvoslovie. Môže sa im stať, že dajú vzniknúť veľkej vedeckej myšlienke, ktorej názov bude mať celkom inú „príchuť“, ako pôvodne zamýšľali. 

To sa stalo napríklad v roku 1949 kozmológovi Fredovi Hoylovi, ktorý chcel vo vysielaní BBC, ako popredný zástanca stacionárneho modelu vesmíru, trocha podpichnúť oponentov. Tí verili, že vesmírny časopriestor expanduje a kedysi dávno teda musel vzniknúť z nepredstaviteľne (presnejšie nekonečne) hustej, horúcej a malej singularity. Tak trocha posmešne túto hypotézu nazval Veľký tresk (Big Bang). Čo čert a ani Hoyle nechcel, táto teória sa v ďalších desaťročiach spolu s pôvodne trocha pejoratívnym názvom stala všeobecne akceptovanou.

Podobná nepríjemnosť postretla deväť rokov po Hoylovi svetoznámeho biológa Francisa Cricka, ktorý je spolunositeľom Nobelovej ceny za rozlúštenie priestorovej štruktúry (dvojzávitnice) molekuly DNA. Tri roky po tomto epochálnom objave postuloval iné, nesmierne dôležité pozorovanie. Aby mu dodal vážnosti, nazval ho Centrálna dogma molekulárnej biológie. Kým s vedeckým obsahom takto nazvanej hypotézy, ktorú si o chvíľu predstavíme, žiadne problémy neboli, voľba názvu sa ukázala ako dosť problematická, hoci marketingovo nesmierne zaujímavá. F. Cricka stálo nemálo úsilia vysvetľovať, že pojmom dogma nemal, na rozdiel od cirkevného ponímania, na mysli nejaké nespochybniteľné zjavené tvrdenie. Nespochybniteľnosť je predsa v priamom rozpore s princípmi modernej vedy, ktorej bol jagavou hviezdou. Lenže, nobelovka sem, nobelovka tam, prvé slovo platí... Názov hypotézy sa veľmi rýchlo ujal a dnes ju takto pozná celý vedecký svet.

Podstatnejšie je, že zatiaľ si svoj názov „dogma“ celkom zaslúži. Ani po takmer 60 rokoch nestratila na aktuálnosti. Aby sme pochopili, čo hovorí, musíme si stručne a zjednodušene povedať niečo o „bunkovom priemysle“, ktorý vyrába bielkoviny. Začnime od Adama, teda od bunky.

Telo je z buniek. V bunkách je DNA- strašne dlhá retiazka chemických písmen. Poradím písmen DNA sú ako kapitoly v knihe zapísané gény. Gény sú návody, podľa ktorých sa vyrábajú bielkoviny. Bielkoviny zabezpečujú prevažnú časť stavby a fungovania živého organizmu. Toto je najstručnejší popis genetiky života od človeka, baktérií v jeho ústach a čreve, až po sinice v jazere, kde sa práve kúpe.

Dlhý rad písmen DNA sa pomerne komplikovaným, ale nesmierne zaujímavým, spôsobom mení na dlhý rad aminokyselín, ktoré tvoria funkčnú bielkovinu. Napríklad taký kolagén alebo inzulín. Ide teda o prepis jednej retiazky molekúl (polymér DNA báz) do inej retiazky (polymér aminokyselín tvoriacich bielkovinu).

Výroba bielkoviny z DNA v najhrubšom zjednodušení prebieha v dvoch krokoch. Prvým je prepis – transkripcia. Vtedy sa časť DNA - gén - prepíše do mRNA (mediátorová RNA). Je to akoby si niekto zo vzácneho a dobre chráneného literárneho diela z knižnice (DNA v jadre) skopíroval konkrétnu kapitolu. Nasleduje druhý krok, ktorý sa volá preklad – translácia. RNA vyrobená v predošlom kroku sa naviaže na prekladací strojček – ribozóm – ktorý z nej ako z diernej pásky číta vždy 3 písmená naraz - tzv. kodón. Každému kodónu RNA zodpovedá vždy konkrétna aminokyselina budúcej bielkoviny. Existujú aj špeciálne znaky znamenajúce inštrukcie pre ribozóm: Štart! (kodón AUG) a Stop! (napr. kodón UAA). Ktorý kodón znamená akú aminokyselinu určuje genetický kód – je to vlastne prekladový slovník z reči DNA s písmenami A,C,G,T do reči bielkovín s písmenami tvorenými aminokyseliami.

Do ribozómu, na ktorý je už naviazaná mRNA, sa metódou just-in-time dostávajú potrebné aminokyseliny. Ich dodávku majú na starosti malí pracovití dodávatelia zvaní tRNA – transferová RNA. Ribozóm prečíta kodón, na ten sa naviaže špecifická tRNA, ktorá nesie potrebnú aminokyselinu a posunie sa na ďalší kodón. Takto reťaz písmen RNA prechádza obdivuhodne veľkou rýchlosťou ribozómom ako priemyselným strojom, kde sa jednotlivé aminokyseliny za sebou peptidovou väzbou spájajú do polyméru, ktorý voláme bielkovina.

Hotové bielkoviny sa postáčajú do funkčného tvaru (daného ich chemickými vlastnosťami) a nakoniec, napríklad v podobe kolagénutvoria až prekvapivo veľkú časť nášho tela. A propos, kolagén. Nachádza sa v  najrôznejších tkanivách tela, pričom niektoré funkcie ešte len teraz objavujeme, ako predvčerom písal v blogu MUDr. Peter Žiak, PhD. V šeobecne zodpovedá za pružnosť a tvárnosť našich tiel, ktorú si chceme udržať čo najdlhšie, o čom sme marketingom neustále presviedčaní v podobe usmiatych tvárí bez vrások, vlasov, ktoré žiaria ako zváračská elektróda a pevných zadočkov v značkových bikinách. 

No, to som sa ale nechal uniesť, späť k dogmatike. Podčiarknuté, sčítané – existujú tri molekuly života: DNA, RNA a bielkoviny. Z informačných molekúl DNA a RNA sa v živých organizmoch vytvárajú funkčné molekuly - bielkoviny. Toľko rýchlokurz prepisu génov do podoby a fungovania tela. Kto túži po množstve detailov, pozrite napr. články na portáli Biopedia.

Teraz už môžeme prejsť k samotnej Dogme. Tá by mohla znieť nejako takto: „Neučiníš kyselinu ribonukleovú, ani deoxyribonukleovú z bielkoviny u žiadnych živých tvorov, ktorými sa hmýria vody a moria, ktoré chodia po tvári zeme alebo lietajú pod nebeskou oblohou. Tak sa aj stalo. A Crick videl, že je to dobré. A bol večer a bolo ráno, rok 1958.“

Inými slovami, bielkoviny sa v prírode vyrábajú vždy z DNA (za pomoci RNA).  Nikdy nie naopak.

Život, ako ho poznáme v tomto naozaj nepripúšťa výnimky. U žiadneho živého tvora sme doteraz nenašli mechanizmus, že by sa z bielkoviny spätne vyrábala jedna či druhá informačná molekula. Dokonca ani vírusy (formálne neživé), ktoré stvárajú s DNA a RNA našich buniek psie kusy, to nedokážu. Dogma zodpovedala biológom zásadnú otázku z polovice 20. storočia - že informačnou molekulou života je DNA a funkčnou bielkovina. Vyplýva z nej, že hotové bielkoviny a tkanivá z nich postavené nemôžu spätne priamo ovplyvniť genetickú informáciu a teda napr. syn kulturistu nemôže zdediť svaly, ktoré nadobudol otec za života zdvíhaním činiek (takáto predstava sa volala Lamarckizmus). Toto poznanie je dôležité  ale aj preto, že na ňom ležia základy genetiky, molekulárnej biológie aj biochémie, ktoré sú hádam najdynamickejšími vednými odbormi dneška a majú cez medicínu celkom konkrétne dopady na náš život a zdravie.

Ako dezert na záver dnes podávame video práce ribozómu pri zostavovaní bielkoviny (rýchlosť je reálna):

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.

SVET

Výbuchy pri štadióne v Istanbule zabili najmenej 13 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.


Už ste čítali?