Úžasné molekulární stroje

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