pohรกdky
BIOCHEMICKร
MARTIN HASSMAN
BIOCHEMICKÉ POHÁDKY
OBSAH O DNA a nukleasách ..................................................................................................... 3 O Popelase .................................................................................................................... 4 Poděkování ................................................................................................................... 5
Martin Hassman
www.met.cz/pohadky
Page 2
BIOCHEMICKÉ POHÁDKY
O DNA a nukleasách
Ach ty nukleasy, potvory jedny škaredý a huby nevymáchaný! Aby se poznalo, o koho se jedná, vytrhl Za jednou buněčnou stěnou a cytoplasmatickou jim Pán Bůh mikroorganismů několik zoubků z jejich nenasytné tlamy, takže se poznají po šišlavém hlase. membránou, v jedné gramnegativní bakterii žila, "Rožbal še trochu. Jen dvě aktivní míšta tam vštrčíme a hned žaše půjdeme." byla, replikovala se jedna "Ne, já vás nepustím, mne před vámi varovala DNADeoxyribonukleová kyselina. Z žití, bytí polymerasa," ozvalo se z nedobytného klubka. "Ty, hele potvůrko," ozvala se z nukleas nejchytřeji a replikování ji nejvíce bavilo replikování. vypadající," DNA-polymeraša tomu nerožumí. Nevím, čo To přišla RNA-polymerasa, proti nám má. Jen še podívej. Vypadáme šnad na to, že bychom štěpily bílkoviny?" holka jedna ureplikovaná. Poklepala lehce na DNA, ta jí nabídla své rámě a začaly replikovat. Všechno se zdálo DNA se nepatrně rozbalila, aby si je pořádně prohlédla a musela uznat, že vůbec nevypadají jako proteolytické být v pořádku, až se holky najednou nějak nepohodly, pohádaly, vjely si do vlasů, RNA-polymerasa si sebrala enzymy, o jejichž strašné síle tak často vypravovaly staré bajky. DNA totiž vůbec nerozuměla biochemii. A to je fidlátka a odbrownovala si to replikovat někam jinam. DNA bylo smutno. "Co si jen počnu," naříkala moudré ponaučení : Lepší než mnohé znát, je něčemu rozreplikovaná, "kdo mne doreplikuje?" z toho rozumět. A jak si tak DNA nedávala pozor, vrhla se na odkryté reakční místo nejchytřejší nukleasa a začala ji Sotva na to pomyslela, jak už to v pohádkách bývá, kde se vzala, tu se vzala DNA-polymerasa a postavila se štěpit. Nukleotid za nukleotidem. rychle do pozoru, až se jí rozcuchaly alfa-helixy. Rychle je "Au to bolí," naříkala DNA. učísla svými beta-hřebeny, představila se a dala se "A bude to horší," radovaly se pilně pracující nukleasy. do replikování. Vlastně doreplikování. A tak si holky spolu Aktivační energie se zoufale rozhlížela kolem a ptala se replikovaly, replikovaly a replikovaly, rep... až...... sama sebe, jak se z obra může stát trpaslík. Kdo ví? Konečně. "Hotovo!" prohlásila pyšně DNA-polymerasa. DNA si ještě včas vzpomněla, co jí poradila DNApolymerasa, porodní bába jedna starostlivá. Rafinovaně "To bylo krásné," povzdechla si DNA, "cítím se teď tak nějak dvojnásob šťastná." přeskupila base a začala pomocí fluorescence vysílat signály SOS v širokém spektru vlnových délek. Donesly "Já jsem se tou prací musela opít, vidím tě totiž jaksi dvakrát," vzdychla DNA-polymerasa, "ale to se mi stává se až do zapomenutého kouta, kde pomalu ale jistě po každé dobře vykonané práci." difundoval k lysosomu starý inhibitor v.v. Opřel se o svou hůl, postavil se a vyrazil ke zdroji rychlostí 10-4 m/s. "Teď ale už musím jít." "Počkej, to už se neuvidíme?" dvojhlasně zaznělo. Byl to lítý boj starého důchodce na polo už "Vydrž do dalšího dělení, pak snad. ALE PAMATUJ! Dávej zdenaturovaného a tří mladých čilých nukleas. Ale pozor na nukleasy. Potvory jedny darebný. Jsou ze všech allosterický efekt stál na správné straně zákona a brzo nejhorší a vlezou všude. Ale znám starého inhibitora a ten z nukleas zbyla bezcenná klubka polypeptidů potupně se je chytá." plazících po zemi a žadonících o zbytky spadnuvší "A co s nima dělá, když je takhle chytá?" "A co s nima ostatním ze stolu. Aktivační energie si protáhla páteř a podívala se na všechny řádně svrchu. S kufříkem dělá, když je takhle chytá?" "On ví jak s nima zatočit. Měj se na pozoru," a zmizela lékařského náčiní přispěchal dr. Opravný Faktor a dal DNA do pořádku. DNA z očí. Buňka se rozdělila a DNA si žila a byla. Teď na to byl čas. A to je konec pohádky. Ale přišlo, co přijít muselo. Začalo to šuškáním, Dětem bych měl dodat, pokračovalo klepáním a skončilo málem katastrofou. že přišel švarný Aktivační energie se zrovna procházela kolem s hlavou deoxyribonukleový kyselináč, vzal si DNA v oblacích. "Ne, já vás nepustím," křičela DNA zoufale stočená do co za kyselinu a měli spolu spoustu malých nejmenšího klubíčka. "Tak ši dej říct,"volaly tři nukleasy jedna přes druhou kyseliňátek. Ale my a třetí na DNA. odrostlejší víme, že DNA je obojetník.
BIOCHEMICKÉ POHÁDKY
O Popelase
"Popelaso nemeškej, odštěp epsilon-aminoskupinu Reagovalo či nereagovalo, z lysinu a uvidíš." Popelasa odštěpila a tu se lysin v jedné eukaryotní buňce, kouzlem proměnil v modifikační činidlo a oblékl Popelasu vlastníc celou mitochondrii, do zcela nové vyzáže. "Ale pamatuj, musíš odejít si to katalyzovala bohatá do půlnoci." Popelasa nemeškala a spěchala do endoplasmatického retikula. Jen stěží mohla vdovasa se třemi zahlédnout, jak se jedné holubase začaly protáčet dcerasami. Boženasa a Dorotasa byly její vlastní panenky střídavě doleva a doprava. "To zas na nás někdo měří cirkulární dichroismus. Jako by s tím už dcerasy, ale ta třetí chudák - byla nevlastní. jednou nemohli dát pokoj lidi jedni achirální. Taky by se jim nelíbilo, kdybych se v nich hrabala a začala je Ani nevím, jak se správně systematicky jmenovala, ale nikdo ji nenazval jinak než zkoumat. Kámoš to zkusil a nadávali mu do prionů." triviálním názvem Popelasa. To proto, že si to často Zatím vrátný pan Chaperon vpustil Popelasu difundovala mezi anorganickými ionty a vířila je matrixem. do endoplasmatického retikula a urovnal jí rozcuchaný Mezitím co Boženasa a Dorotasa si celé dny jen tak účes z alfa-helixů. Ples byl dávno v plném proudu, difundovaly, flákaly se Brownovým pohybem a o substrát ale princ Kofaktor si dosud žádnou z krasavic nevybral ani nezavadily, Popelasa se činila a jak jen trochu mohla, k reakčnímu tanci. Již dvakrát se téměř rozhodl, ale pak tak si zakatalyzovala. Také se dobře učila. Zatímco její oddisocioval, neboť se mu nezamlouval tvar vazebného místa. Ale teď disocioval přímo k nové příchozí a pustil sestry již po třetí opakovaly druhou třídu, Popelasa patřila již mezi lyasy a vypadalo to, že brzy dosáhne met se s ní do reagování. To byl tanec. Produkty od těch dvou jen lítaly a princ se jentaktak stíhal regenerovat nejvyšších a bude moci ke svému názvu připojit titul dipl. enz. spřaženou reakcí. Tu se blížila půlnoc. Popelasa se vysmekla a utíkala ven z endoplasmatického retikula. Macechasa jí záviděla a jak jen mohla, podstrkovala jí Vrátný pan Chaperon byl již ospalý, nedával dost pozor, nespecifický substrát a semtam i nějaký ten inhibitor. Jednou přišly Boženasa a Dorotasa z hlavní mitochondrie a tak Popelase odpadla jedna kovalentně modifikující molekula z lysinového oříšku, když procházela celé rozjařené. Slyšely, že v endoplasmatickém retikulu se pořádá ples, během kterého si mladý princ Kofaktor membránou. Princ Kofaktor ji sebral a zavolal stráže, aby ten krásný enzym dohonily. vybere svou životní družku. A hned žádaly matkasu, aby vyrazila na nákupy kovalentně modifikujících látek, Popelasa utíkala, ale spletla si cestu a zabloudila. Ocitla se v zcela neznámém koutě cytoplasmy a nemohla ani ve kterých by se princi Kofaktoru líbily. Macechasa se za nic najít cestu ke své rodné mitochondrii. Potkala dva žertem ptala Popelasy, zda chce také něco přivést. Popelasa řekla: "Nic drahého mi matkaso nekupujte, zvláštní enzymy. Tlačily se okolo podivného zařízení a vypadaly značně nervózní. Byly to dvě vědasy spokojím se s tím, co se vám cestou na Asp 127 přichytí." Matkasa pokynula doménou a vyrazila na trh nadprůměrně inteligentní enzymy s vysokým obsahem nestandardní aminokyseliny iquinu. Tlačily se okolo do Golgiho aparátu. přístroje zvaného makroskop. To je zařízení, kterým Když se pak odpoledne vrátila a kovalentně své dcerasy modifikovala, všimla si, že jí na Asp 127 cosi silou 32 kJ/ mohou enzymy pozorovat a zkoumat nás lidi. Byly do svého pozorování tak zabraní, že si sličné Popelasy mol visí. "A to se podívejme, té naší umouněné se přání splnilo." A předala Popelase tři lysinové oříšky o úhrnné vůbec nevšímaly. Ale zato se sem hrnuly stráže a ty si zase Popelasy všímaly až moc. Popelasa nevěděla, co hmotnosti 390 Da. Tu jakoby z dálky ozvala se píseň: "Kdepak aktivní místo máš?" Všichni se rozhlíželi, ale má dělat. Za strážemi zpěvák nebyl v dohledu, "vždyť inhibici málo znáš, málo, běželi totiž hosté z plesu a mezi nimi její sestrasy. zdá se mi..." Nešť, přišel večer a s ním odjezd na ples. Macechasa Popelasa nechtěla být přišla k Popelase s mísou oxidačních a mísou redukčních poznána. Odštěpila tedy činidel. "Aby tě nenapadlo jet náhodou za námi," řekla epsilon-aminoskupinu z druhého lysinového a obě mísy smíchala v jednolitou reakční směs, "až se oříšku. Lysin se proměnil v vrátíme, vše bude ve svých správných oxidačních stavech, sic uvidíš." Popelase bylo smutno. Když tu modifikační činidlo a udělal z Popelasy stařenu. odkudsi přilétly tři holubasy a daly se do reagování.
BIOCHEMICKÉ POHÁDKY
Stráže okolo ní proběhly, ani si jí nevšimly. Boženasa a Dorotasa si jí všimly a ptaly se, zda tudy neběžely dvě děti. Popelasa dělala, že špatně slyší a řekla, že je asi půl třetí. Obě sestry se zamračily a oddisociovaly pryč. Pro prince Kofaktora to byla katastrofa. Jediné, co mu zbylo, byla jedna jediná kovalentně modifikující molekula, kterou Popelasa ztratila v membráně. Rozhodl se k zoufalému kroku. Prohlásil, že enzym, kterému tato skupina padne, si vybere za svou životní družku. (Je poněkud zavádějící, že slovo enzym je mužského rodu, zatímco všechny enzymy jsou dle názvů ženského pohlaví.) Putoval buňkou s ministrasou a zkoušel. Enzymy se k němu jen hrnuly, ale žádnému kovalentně modifikující molekula nepadla. Už zbývalo navštívit poslední mitochondrii v buňce. Zklamaně k ní princ Kofaktor difundoval, naděje ho již opouštěla. Zato macechasa se svými dcerasami plné
naděje se pilně připravovaly. Macechasa na ně vázala různé reakční skupiny, aby se na ně kovalentně modifikující molekula při zkoušce navázala. Popelasa zůstávala o samotě. Když byl princ Kofaktor za membránou co by vodíkem dohodil, macechasa pro jistotu imobilizovala Popelasu k jednomu membránovému enzymu, aby ji Kofaktor nenašel. Obě dcerasy prošly zkouškou a jak se dalo čekat, špatně. "Ale genomová matrika říká, že zde s vámi žije ještě jeden enzym," zjišťoval enzym ministrasa. Macechasa chtěla říci, že to není pravda, ale v tom se objevila Popelasa svatebně kovalentně modifikovaná a nad ní tři holubasy volaly: "Ta imobilizace byla vratná, vratná, vratná..." Princ Kofaktor podal Popelase kovalentně modifikující molekulu, která dosud žádnému enzymu nepadla, a ta se rázem navázala, jako by na Popelase byla odjakživa. Macechasa s dcerasami padly na kolena a prosily Popelasu o odpuštění. Ta jim odpustila a ještě je obdarovala. A byla velká svatební reakce. A jestli nezhydrolyzovali, tak tam katalyzují dodnes. Inspirováno pohádkou Josefa Lady O Popelákovi
Poděkování Obě pohádky vyšly v bulletinu České společnosti pro biochemii a molekulární mikrobiologii. Za podporu v jejich publikování děkuji Prof. Milanu Kodíčkovi. Svým spolužákům a kolegům z VŠCHT Praha pak děkuji za zpětnou vazbu a morální podporu během psaní. V dokumentu jsou použity následující obrázky s Creative Commons licencí. Jessep: http://www.flickr.com/photos/j242/2551700308 Daniel: http://www.flickr.com/photos/ydhsu/3723519851 BIanca Polak: http://www.flickr.com/photos/whitecatsg/3623732907 Vik Nanda: http://www.flickr.com/photos/viknanda/403371973 U. Salvagnin: http://www.flickr.com/photos/kaibara/4482548444 Chiarality: http://www.flickr.com/photos/chiaralily/5230775221 http://www.flickr.com/photos/chiaralily/4416376010 http://www.flickr.com/photos/chiaralily/4974131300
www.met.cz/pohadky
Page 5