Buňka je jako město. Aby fungovalo, musíte rozvézt chleba a rohlíky

Čeští vědci jsou součástí týmu, který získal nejprestižnější evropský grant, ERC Synergy grant. Čtyři laboratoře v Evropě se podělí o jedenáct milionů eur, tedy 270 milionů korun. Zjišťovat budou, jak funguje protein tubulin. „Tubulin tvoří v buňce něco jako dálnici, po které se pohybují buněčné motory, taková obdoba aut. A stejně jako jsou na silnici dopravní značky, tak na tubulinu jsou značky chemické, které nějakým způsobem regulují provoz oněch motorů,“ vysvětluje podstatu výzkumu vedoucí českého týmu Zdeněk Lánský z Biotechnologického ústavu Akademie věd České republiky.

Z laického hlediska je výše grantu 270 milionů korun až astronomická. Jak to vnímáte z toho vědeckého?

Ano, i z našeho hlediska je to hodně peněz. V evropském kontextu je to to nejlepší, co můžete jako vědec získat. Částka je však tak vysoká i proto, že se jedná o opravdu velký projekt, na kterém se podílí čtyři laboratoře. Jedna je naše, dvě jsou v Paříži a další v Berkeley v Kalifornii. Výzkum navíc bude trvat šest let. Pro nás tento grant znamená, že můžeme dělat věci, které bychom jinak nezvládli.

 

Například?

Například si pořídit nový mikroskop, který dokáže v systému, jejž zkoumáme, dohlédnout dál, než jsme dosud uměli. My totiž pro naši práci potřebujeme takové mikroskopy, které dokážou zobrazit jednotlivé biomolekuly. Právě na tom je náš výzkum založen. Sledujeme, co dělají, jak se pohybují, a také zjišťujeme, k čemu slouží.

 

 

Jaké konkrétní?

My se specializujeme na buněčný transport. V každé buňce se musí transportovat různé látky. Vždycky říkám, že si buňku můžete představit jako město. A aby to město dobře fungovalo, musíte v něm rozvézt chleba a rohlíky. To samé platí i pro buňku. V buňkách jsou určité cestičky, po kterých se pohybuje něco, čemu říkáme molekulární motor. A ten má na sobě přilepený náklad, například mitochondrie, tedy buněčný zdroj energie, které přenáší do jiných částí buňky. My to díky vysoce citlivým mikroskopům můžeme sledovat a poznávat, jak tyto transporty fungují.

 

Buněčný motor

My nyní sledujeme záznam z mikroskopu, na kterém jsou vidět svítící pohybující se tečky. Vy z toho poznáte, o jakou molekulu se jedná?

To bohužel nepoznáme. Abychom věděli, co pozorujeme, musíme to dělat přesně obráceně. Místo abychom si vzali buňku a snažili se poznat, která molekula je která, tak my z té buňky vytáhneme jen tu konkrétní část, která nás zajímá, a tu pak zkoumáme. Já tedy vyizoluju jednu molekulu, jeden buněčný motor, na který připevním světýlko. Stejně tak si vyizoluju i onu silnici a pak nechám motor, aby na silnici dělal to, co obvykle, a sleduju ho. Některé motory dělají kratší kroky, jiné delší, některé například umí krok stranou. To je způsob, jak můžu pozorovat jen molekulu, která mě zajímá. Ve skutečnosti to totiž na té pomyslné buněčné silnici vypadá podobně jako na magistrále u Muzea v největší špičce.

 

Pak ale nemůžete vědět, jak to, co sledujete, funguje v rámci celku a jaký vliv to má na celý organismus. Nebo ano?

To je pravda, to nemůžeme. K tomu slouží zase další experimenty, které probíhají v rámci našeho projektu v jiné laboratoři. My jdeme takzvaně odspoda nahoru. Je to, jako když rozbijete televizi, pak si z ní vezmete jen dvě součástky, dáte je dohromady a zkoumáte, co spolu vlastně tyto dvě součástky dělají a jak spolu spolupracují. Druhý způsob je, že si vezmete celou tu televizi, jednu součástku vyndáte a sledujete, co se s televizí bez té jedné součástky stalo. To jsou v biologii dva velmi běžné postupy a dělají se obvykle oba paralelně, abyste ty výsledky mohla dát dohromady do nějakého příběhu, který dává smysl.

 

Znamená to, že někde ve Francii nebo USA teď někdo zkoumá, co se stane se zvířetem, kterému chybí některá z molekul, jež sledujete?

Je to přesně tak. Proto jsme se dali dohromady, protože tyto naše čtyři laboratoře pokrývají všechny čtyři hlavní úrovně toho, jak se můžete na daný problém dívat. Jednou z nich je úroveň atomární, kdy vědci sledují zmraženou molekulu až do těch nejmenších částí. Pak jsme my. My vezmeme dva, tři nebo čtyři komponenty a sledujeme, jak spolupracují. Další laboratoř zkoumá, co vyjmutí molekuly udělá s buňkou, a další sleduje, jak se to projeví na celém organismu, tedy na rybě nebo myši. A všichni to vlastně děláme ve stejnou chvíli. Vidíme, jak daná věc funguje na všech úrovních.

 

Dálnice v buňce

Hlavním hrdinou vaší studie je buněčný protein tubulin. Jak byste ho popsal?

Tubulin je protein, ze kterého je tvořena ona dálnice v buňce. Vytváří trubkovité objekty, odtud také jeho jméno. Jednak díky němu buňky mohou držet určitý tvar a jednak se po něm pohybují motory, taková obdoba aut. A stejně jako jsou na silnici dopravní značky, tak na tubulinu jsou značky chemické, které nějakým způsobem regulují provoz oněch motorů. Přes některé značky například může jen některý z motorů a jiný ne. Jindy se tam zase jednomu chodí lépe a jinému hůře. Tyto značky tak regulují, který z těch motorů s nákladem se kam dostane. My víme, že tyto značky existují, ale moc nevíme, co která znamená. V tomto velkém projektu se pokoušíme pochopit, jak fungují.

 

 

Jak taková značka vypadá?

Je to takový výběžek proteinu, ze kterého je tubulin tvořen. Ten trčí ven z té pomyslné trubky a na jeho konci se můžou chemicky přidávat další molekuly. Právě to jsou ony značky. Regulace provozu je důležitá v každé buňce, ale nejdůležitější je v těch dlouhých, což jsou typicky neurony. Jeden neuron vám může vést z hlavy až ke konečkům prstů. Ve velkých organismech, jako například u velryby, může měřit i deset metrů. A aby se tedy nějaká látka dostala z jednoho konce na druhý a vše fungovalo, jak má, nemůže se buňka spoléhat na to, že se tam dostane sama, difuzí. V tu chvíli nastupují molekulární motory. V mikroskopu vidíte, jak tyto motory, kterých je řada druhů, stále běhají tam a zpátky. Vytváří vlastně šíleně komplikovaný provoz.

 

Je to právě narušení tohoto provozu, co vyvolává degenerativní poruchy?

Je to jedna z možností. Může se například stát, že ten molekulární motor nekráčí – on mimochodem opravdu doslova chodí, ve spodní části má dva výběžky, které se pohybují stejně, jako lidé chodí. A může se stát, že nechodí tak dobře. Že místo aby udělal průměrně třeba sto kroků za určitou dobu, tak jich udělá třeba jen deset. Celý ten systém je velmi precizně vyladěn a jakákoli mutace, která ho vysune z rovnováhy, může způsobit degenerace.

 

Může tento výzkum pomoci v boji proti neurodegenerativním onemocněním?

To by byl určitě ideální stav. Pokud by se nám podařilo pochopit, k čemu slouží různé motory a různé značky na oněch pomyslných silnicích, tak budeme moci pochopit, co se stane, když nějaká z nich nefunguje, jak má. Pak může přijít někdo další, kdo dokáže zacílit léčbu na konkrétní jev. Nejdřív se však musíme dozvědět, jak to funguje.

 

Co budete dělat nyní?

V první fázi se budeme zabývat zhruba pěti těmito značkami. Jeden z pařížských kolegů má geneticky upravené myši, kterým na tubulinu chybí jen jedna ta dopravní značka. My z těchto myší tubulin bez té jedné značky vyizolujeme a budeme sledovat, jak se po této pomyslné silnici pohybují různé molekulární motory. Zároveň to budeme srovnávat s běžným tubulinem, kde všechny značky jsou. A z toho se budeme snažit odvodit, k čemu byla ta značka dobrá. A ve stejné době budou kolegové v Paříži zkoumat samotné myši a to, jak se nepřítomnost dané konkrétní značky odráží na jejich zdraví a fungování jejich organismu. Pro nás by byla samozřejmě lepší varianta, že by se odstranily všechny značky kromě té jedné, v takovém případě by ale myš nepřežila.

 

Reklama
Advertisement
Reklama
Reklama

Sdílení

Reklama

Podpořte nezávislou žurnalistiku

I díky Vám mohou vznikat finančně náročné texty a reportáže v magazínu Reportér.

200 Kč 500 Kč 1000 Kč Jiná částka

On-line platby zajišťuje nadace Via a její služba darujme.cz

Reklama
Advertisement
Reklama
Advertisement