Úžasné molekulární strojeVeritasium

Tohle jsou malé molekulární stroje. A tohle dělají právě teď uvnitř vašeho těla. Pro vysvětlení to musíme oddálit. V dospělém lidském těle každý den zemře 50 až 70 miliard buněk. Buď jsou upracované, poškozené nebo prostě staré. Je to normální, říká se tomu programovaná buněčná smrt.

Aby vynahradily za ztracené buňky, miliardy jiných buněk se dělí. Vytváří nové buňky. A tento proces buněčného dělení neboli mitózy vyžaduje armádu malých molekulárních strojů. Tak se na ně podívejme. DNA bude dobrý začátek. Dvojitá šroubovice, o které pořád mluvíme.

Tohle je přesné znázornění DNA, které vytvořil Drew Berry ve Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research. Když vlákna rozmotáte, na každém uvidíte cukr-fosfátovou kostru připojenou k sekvenci párů nukleových kyselin, známých pod písmeny A, T, G a C. Vlákna jdou v opačném směru, což je důležité při jejich kopírování.

Kopírování je jedním z prvním kroků buněčného dělení. Dvě vlákna DNA se rozmotají a rozdělí pomocí malého modrého stroje helikázy. Helikáza se točí stejně rychle jako proudový motor. Vlákno vpravo má vedle sebe i pomocné vlákno. Potřebuje ho, protože vlákno jde pozpátku. Musí si pomocným vláknem vytvořit smyčku, která také jde pozpátku, díl po dílku.

Na konci procesu vznikají dvě identické molekuly DNA. Každá je několik centimetrů dlouhá, ale jen pár nanometrů široká. Aby se do sebe DNA nezapletlo, je otočené kolem proteinů histonů, čímž vytvoří nukleozom. Nukleozomy jsou spojeny do chromatinu, který je dále pospojován, aby vytvořil chromozom.

Jednu z největších molekulárních struktur ve vašem těle. Chromozomy jsou vidět pod mikroskopem u dělící se buňky. Až při tom nabudou svůj typický tvar. Jindy je DNA v jádru spíš zamotané. Proces dělení buněk trvá u savců asi hodinu, takže tento záběr je časosběrný. Je v něm vidět, jak se chromozomy uprostřed buňky seřadí.

Když je všechno připravené, rozdělí se na dvě dceřiné buňky. Každá má stejnou kopii DNA. Vypadá to snadně, ale je to nesmírně složité a jsou k tomu potřeba ještě úžasnější molekulární stroje. Koukněme se na jediný chromozom. Jeden chromozom má dvě chromatidy ve tvaru párku.

V nich jsou kopie DNA z předchozího procesu. Na každou chromatidu navazují mikrotubuly, které jim pomáhají se správně otočit. Mikrotubuly jsou k nim napojeny v kinetochoru. Tady je červený. Kinetochor má stovky proteinů, které dohromady pracují na několika věcech. Je to jeden z nejsložitějších molekulárních mechanismů ve vašem těle.

Kinetochor je při dělení chromatid zásadní. Vytváří dynamické spojení mezi chromozomem a mikrotubuly. Z nějakého neznámého důvodu se mikrotubuly neustále na jednom konci budují, zatímco na druhém bourají. Chromozom se pořád připravuje, kinetochor zatím dává chemický stop signál zbytku buňky. Tady to jsou červené molekuly.

Vlastně tím říká, že chromozom není připraven na dělení. Kinetochor také mechanicky sleduje napětí. Když je napětí dostatečně velké a vše je ve správné pozici, všechny proteiny se připraví, tady se zbarví zeleně. V tuto chvíli se stop signál nevypne, ale je doslova odnesen z kinetochoru přes mikrotubuly pomocí dyneinového motoru.

To je ten chodící. Takhle doopravdy vypadá. Má dlouhé nohy, aby se mohl vyhýbat překážkám a překračovat kyneziny, což jsou molekulární motory, které jdou druhým směrem. Osobně mě tyto molekulární stroje ohromují. Jak dokáží rutinně a oddaně vykonat své funkce miliardkrát za sebou právě teď uvnitř vašeho těla. Také mě ohromují vědci, kteří tomu porozuměli tak dobře, že si dnes můžeme vytvářet realistické animace jako v tomto videu.

Ale nejúžasnější je, kolik toho ještě můžeme objevit, třeba přijít na to, co táhne chromatidy od sebe. Je toho ještě tolik, co neznáme. Přijde mi úžasné, že ve sci-fi už dekády píšeme o nanobotech, kteří nás budou léčit přímo v našem krevním oběhu, ale existence našich molekulárních strojů naznačuje, že v tomto ohledu není fyzikální limit.

Takže si myslím, že je pravděpodobné, že v budoucnu si vytvoříme vlastní molekulární stroje, které budou opravovat naše těla lépe, než to dělají sama. Překlad: Šaman Bobo www.videačesky.cz