Licenci Mendelovu muzeu a Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity poskytlo Cold Spring Harbor Laboratory
DNA a proteiny jsou klíčové složky jádra buňky
Přibližně ve stejnou dobu, kdy Mendel a Darwin publikovali svou práci, byla objevena DNA jako hlavní chemická složka jaderné hmoty. Nicméně na začátku 20. století byly lepším kandidátem pro přenos velkého množství dědičné informace z generace na generaci spíše proteiny.
O molekule DNA se vědělo, že je to velká molekula. Zdálo se, že je složena ze čtyř chemických složek, které tvoří monotónní vzor, jako syntetický polymer. Také nebyla známa žádná konkrétní funkce, kterou by DNA v buňkách zastávala. Oproti tomu bílkoviny byly známy jako důležité enzymy a strukturní součásti živé buňky. O bílkovinách se také vědělo, že jsou to polymery tvořené různými aminokyselinami. Těmto polymerům se říká polypeptidy. A co je nejdůležitější, 20 různých bílkovin představovalo „abecedu“, písmenka, která by mohla spíše vytvářet struktury s jedinečnou informací, než čtyř písmenková abeceda DNA.
Galerie
Věděli jste, že?
Dnes vědci dokáží izolovat čistou DNA za méně než hodinu. Avšak před 100 lety Friedrich Miescher začal s izolací v pět hodin ráno a pracoval dlouho do noci, než se mu podařilo nuclein získat. Miescher téměř zmeškal svou svatbu, protože se zapomněl uprostřed izolace nucleinu.
Hmm…
Jak Friedrich Miescher, tak i Phoebus Levene pracovali s DNA, oba však věřili, že proteiny jsou těmi důležitými nositeli dědičnosti. Proč více nevěřili své vlastní práci?
Video
Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.
 |
Thomas SakmarThomas Sakmar je profesorem na Rockefellerově Univerzitě. Práce v jeho laboratoři se zaměřuje na zkoumání úlohy některých proteinů ve fotochemii, především na stanovení, jak proteinová struktura souvisí s funkcí. Doktor Sakmar se osobně zajímá o práci, které se věnoval Phoebus Levene. |
V roce 1869 Friedrich Miescher izoloval z buněčných jader „nuclein“, směs DNA a proteinů. Jako první identifikoval DNA jako molekulu. Phoebus Levene byl organickým chemikem na počátku 20. století, který pravděpodobně nejvíce proslul svou chybnou tetranukleotidovou teorií o struktuře DNA.
Friedrich Miescher (1844–1895)
Friedrich (Fritz) Miescher se narodil ve švýcarské Basileji. Jeho rodina byla velmi respektovanou a patřila k intelektuální elitě Basileje. Miescherův otec byl lékařem a vyučoval patologickou anatomii; Friedrichův strýc, Wilhelm His byl proslulým embryologem.
Navzdory stydlivosti a potížím se sluchem patřil Miescher mezi excelentní studenty. Původně se chtěl stát knězem, ale jeho otec byl proti, a tak Miescher nastoupil na medicínu. Po absolvování studia roku 1868 vyřadil kvůli sluchovému handicapu ty specializace, u nichž je nutná interakce s pacientem. Proto se rozhodl svoji kariéru zasvětit lékařskému výzkumu. Odjel na University of Tübingen, aby pod vedením Felix Hoppe-Seylera studoval na nově otevřené Fakultě přírodních věd.
Laboratoř Hoppe-Seylera byla jednou z prvních v Německu, která se zaměřila na tkáňovou chemii. Zatímco ostatní týmy stále řešily základní pojetí buňky, Hope-Seylerov a jeho laboratoř izolovala molekuly, ze kterých jsou buňky tvořeny. Miescher dostal za úkol prozkoumat složení lymfoidních buněk – bílých krvinek.
Tyto buňky bylo obtížné z lymfatických uzlin izolovat, ale Miescher je nalezl ve velkém množství v hnisu z infikované tkáně. Miescher tedy sbíral obvazy z nedaleké nemocnice a vymýval z nich hnis. Během pokusů objevil novou molekulu – nuclein – pocházející z jádra (nucleus). Určil, že nuclein se skládá z vodíku, kyslíku, dusíku a fosforu a zjistil, že fosfor a dusík jsou v unikátním poměru. Byl také schopen nuclein izolovat z jiných buněk a později používal jako zdroj nucleinu spermie lososa (namísto hnisu).
Většinu práce udělal Miescher v roce 1869, avšak jeho článek nebyl otištěn až do roku 1871. Nuclein byl natolik zvláštní a jedinečnou molekulou, že chtěl skeptický Hoppe-Seyler ověřit Miescherovy výsledky předtím, než budou publikovány.
Po zbytek svého vědeckého života pokračoval Miescher v práci na nucleinu. Také objevil metabolické změny, ke kterým dochází u lososa během tření. Roku 1872 mu byl na Univerzitě v Basileji udělen titul profesora fyziologie a získal místo, které před ním zaujali jeho otec a strýc. Profesura znamenala, že Miescher získal více financí a lepší vybavení pro svůj výzkum, ale zároveň s sebou nesla povinnost vyučovat. I přes veškeré úsilí a vložený čas nebyl Miescher dobrým učitelem. Jeho přirozená stydlivost a starosti ohledně výzkumu komplikovaly jeho vztah ke studentům. Byl perfekcionista a workoholik, často pracoval dlouhé hodiny na izolaci nucleinu.
Trvalo ještě roky, než byly objeveny nukleové kyseliny. Sám Miescher byl přesvědčen, že nositelem dědičnosti jsou proteiny. Tak či tak položil Miescher základ objevům, které měly následovat. Miescher zemřel roku 1895 na tuberkulózu.
Phoebus Levene (1844–1895)
Phoebus Aaron Theodor Levene se narodil v Sagoru v Rusku. Vyrostl v St. Petěrburgu a vystudoval medicínu na Královské Vojenské Lékařské Akademii (Imperial Military Medical Academy). Za studia pracoval v laboratoři svého profesora organické chemie, kde se rozvinul jeho zájem o biochemii.
Kvůli vzrůstajícímu ruskému antisemitismu se s rodinou roku 1891 přestěhovali do USA, kam symbolicky přijeli 4. července. Levene téměř ihned odjel zpátky do Ruska, aby zde dokončil studium medicíny. Ale už od roku 1892 byl zpět v New Yorku, kde v jihovýchodní části Manhattanu (Lower East Side) působil jako lékař.
Levene se nevzdal ani výzkumu. Zapsal se jako speciální student na Columbia University a svůj čas rozděloval mezi lékařskou praxi a výzkum na oddělení fyziologie. Roku 1894 mu již vycházely články o chemické struktuře cukrů. O dva roky později měl být jmenován asistentem na Ústavu patologie ve Státní nemocnici New York. Tou dobou ovšem onemocněl tuberkulózou a byl nucen s prací na čas přestat, aby se uzdravil.
Období mezi lety 1896 a 1905 využil právě k tomu, aby se uzdravil. Tou dobou též spolupracoval s řadou věhlasných chemiků, jako např. Albrechtem Kosselem a Emilem Fischerem, kteří byli tehdejšími odborníky v oblasti výzkumu nukleových kyselin a proteinů. Roku 1905 byl přijat jako vedoucí nově založeného Rockefeller Institute of Medical Research, aby zde řídil laboratoř biochemie. Většinu výzkumu na nukleových kyselinách udělal Levene na Rockefellerově Institutu, kde také zůstal až do své smrti.
Levene byl kulturní člověk, milovník umění a sběratel. Zdi jeho domu byly zdobeny tiskem, malbami anebo přetékajícími knihovnami. Byl velmi sečtělý a hovořil plynně rusky, anglicky, francouzsky a německy. Slušně se domluvil i španělsky a italsky. Pro své zkušenosti, vědomosti a laskavost byl oblíbeným mezi kolegy a přáteli. Byl také znám jako výborný učitel: nadšený a podporující.
Přestože dnes je znám hlavně pro svou nesprávnou tetranukleotidovou teorii DNA, publikoval Levene přes 700 původních prací a článků pojednávajících o chemické struktuře mnoha biochemických látek. Levene zemřel roku 1940, předtím, než byl objeven opravdový význam DNA.
Věděli jste, že?
Phoebus Levene znal Ivana Pavlova – fyziologa, který objevil podstatu podmíněného reflexu tím, že trénoval psy tak, že po zazvonění zvonečku začali slinit i bez potravy. Při návštěvě New Yorku byl Pavlov přepaden a okraden. Byl to právě Levene, který pomohl Pavlovovi dostat se zpátky domů poskytnutím peněz a získáním nového víza.
Hmmm…
Tetranukleotidová hypotéza navrhnutá Levenem je nesprávná. Jaké jiné teorie vysvětlující strukturu DNA můžeš vyjmenovat?
Odkazy a literatura
Institut Friedricha Miescherahttp://www.fmi.ch/
Nachází se v Basileji, Švýcarsko. Byl založen roku 1970 a pojmenován byl na počest Friedricha Mieschera.
- Davidson, J.N., 1965, The Biochemistry of the Nucleic Acids, John Wiley & Sons, Inc., New York.
- Dunn, L.C., 1991, A Short History of Genetics: The Development of Some of the Main Lines of Thought: 1864-1939, Iowa State University Press, Ames.
- Griffiths, Anthony, et. al., 1996, An Introduction to Genetic Analysis, W. H. Freeman and Company, New York.
- Judson, Horace Freeland, 1979, The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology, Simon and Schuster, New York.
- Lagerkvist, Ulf, 1998, DNA Pioneers and Their Legacy, Yale University Press, New Haven.
- Morange, Michel, 1998, A History of Molecular Biology, Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts.
- Olby, Robert, 1974, The Path to the Double Helix: The Discovery of DNA, Dover Publications, Inc., New York.
- Portugal, Franklin H., and Cohen, Jack S., 1977, A Century of DNA: A History of the Structure and Function of the Genetic Substance, The Massachusetts Institute of Technology, U. S. A.
- Slyke, Donald, and Jacobs, Walter, 1943, Biographical Memoir of Phoebus Aaron Theodor Levene, National Academy of Sciences, Biographical Memoirs, 23: 75-87.
- Watson, James D., 1987, Molecular Biology of the Gene, The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc., Menlo Park, California.
ÚEB, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita |
Mendelovo muzeum, Masarykova univerzita |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2013
Centrum interaktivních a multimediálních studijních opor pro inovaci výuky a efektivní učení | CZ.1.07/2.2.00/28.0041
