Student World

Na jaké problémy můžeme narazit při pokusu o syntézu živé buňky?
Na naše otázky odpovídá Petr Pajer, doktorand na Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

Chcete-li i jen zrekonstruovat existující živou buňku, nemůžete postupovat jako při stavbě podle domu podle stavebního plánu. Ne snad, že by nebyl k dispozici, ale narazíte na určité limity. Jednak velikostní (nástroje na stavbu by musely být v rozměrech molekul), jednak dynamické – živá buňka není nějaký statický model, ale dynamický systém v němž všechny molekuly neustále velmi rychle kmitají a kde probíhá množství různých chemických reakcí.
V praxi to proběhne asi takhle: Dáte prostě dohromady určité komponenty a budete doufat, že se nějak samy složí, že systém začne fungovat a ožije. Jenže k tomu prostě nemusí dojít. Zkusíte to znovu za jiných podmínek – a tak dále. Nevíme, jak takový systém "oživit", musíme doufat, že obživne sám, například když se nám podaří rozběhnout nějakou laboratorní a mnohonásobně zrychlenou obdobu přírodního výběru.
Ono je už docela problém připravit dlouhý řetězec DNA – a to máte před sebou de facto digitální kód. Co ale potom třeba bílkoviny? Je docela dobře možné, že bílkovina složená aminokyselinu po aminokyselině se prostě nebude chovat jako "živá". Bude mít jiné vlastnosti než bílkovina vzniklá na ribozómu – především se jinak "smotá", tedy bude rozdíl v trojrozměrné struktuře – a tím pravděpodobně i v její funkci.
Celá řada organel, třeba právě těch ribozómů, nevzniká v přírodě "z ničeho", ale zase jenom z těchto organel. Když hovoříme o dědičnosti, neměli bychom ji redukovat na DNA. Existuje celá řada různých mimochromozomálních dědičností, o kterých víme podstatně méně než o té založené na DNA …

Jak daleko jsme třeba s přípravou umělých chromozomů?
Umělý chromozóm připravit samozřejmě jde a například u kvasinek se to běžně využívá. Prostě ho vybavíte centromerou, telomerou a sekvencemi, které jsou nezbytné pro jeho množení v buňce O zbytek se už postará ona sama.
U vyšších organismů je situace komplikovanější – odpovídající sekvence pro centromeru a replikaci jsou řádově složitější. Navíc se poměrně často se stává, že se umělé útvary nedělí spolu s buňkou, tedy de facto nejsou funkční (i když se třeba podle genů na novém chromozomu syntetizují v původní buňce nové proteiny) a postupně mají tendenci zase "se ztrácet". Pouhé specifické DNA sekvence (centromera a telomera) samy o sobě nestačí, je třeba i určitá fyzická délka a výsledek možná závisí i na poměrném zastoupení jednotlivých dusíkatých bází.

Centromera, telomera… Dá se říct, v jakých částech chromozomu jsou lokalizovány jaké geny?
Centromera rozhoduje o správném přidělení jednotlivých kopií chromozómu do dceřiných buněk, telomery jsou zase zodpovědné za udržení integrity úplných fyzických konců každého chromozómu. Bez nich by se při každém buněčném dělení kousek ztratil, až by po nějaké době nic nezbylo. Proto se o telomerách v poslední době často mluví v souvislosti se zhoubným bujením. Kdyby totiž nádorové buňky neuměly udržovat konce svých chromozómů (většina normálních lidských buněk to neumí), tak by nebyly nesmrtelné.
Centromera a telomera jsou, řečeno jazykem programování, jakési "hlavičky" – na zbytku chromozómu se pak nachází to, co označujeme jako geny.

Omlouváme se za problémy s přidáváním komentářů k článkům. Komentáře prosím zasílejte e-mailem na pavel_houser@idg.cz.