Licenci Mendelovu muzeu a Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity poskytlo Cold Spring Harbor Laboratory
První molekulou s genetickou informací byla RNA
Pokusy v šedesátých letech minulého století ukázaly, že mediátorová RNA je schopná genetickou informaci uchovávat, zatímco transferová a ribozomální RNA mají schopnost pouze zajistit překlad genetické informace do proteinů. O dvacet let později bylo experimentálně ověřeno, že některé RNA se dokonce chovají jako enzym a samy upravují svou genetickou informaci! To vedlo k těmto otázkám: 1. Proč hraje RNA v toku genetické informace tolik různých rolí? 2. Proč se obtěžovat skladováním genetické informace v DNA, když je RNA schopná vše obstarat sama?
Molekula RNA má nesmírný genetický potenciál; v minulosti zastávala funkce uchování i realizace genetické informace pouze sama RNA. Dnes je téměř jisté, že RNA byla první molekulou, která nesla genetickou informaci, a že se už u ní vyvinuly všechny nezbytné mechanizmy pro uložení i vyjádření genetické informace ještě před příchodem DNA na scénu. Nicméně jednořetězcová RNA je poněkud nestabilní a enzymy snadno rozložitelná molekula. Pro stabilnější uchování a přesný přenos genetické informace se vyvinula mnohem stabilnější molekula DNA, která mohla vzniknout zdvojením existující molekuly RNA a zařazením cukru deoxyribózy namísto ribózy.
Galerie
Věděli jste, že?
Ačkoli jsou některé RNA schopny samosestřihu (self-splicing), většina RNA je upravována pomocí proteinových komplexů, tzv. spliceosomů. Průběh reakce se poněkud liší, výsledek je však stejný. Introny jsou rozpoznány a vystřiženy ze sekvence mRNA.
Hmm…
Přestože je Tetrahymena schopna samosestřihu vlastní RNA, nedokáže sestřihovat adenovirovou RNA? Proč to nedokáže?
Video
Videa v této kapitole jsou v původním anglickém znění.
 |
Raymond GestelandRay Gesteland je profesorem genetiky člověka na Oddělení genetiky člověka na Eccles Institute, University of Utah. Věnuje se studiu RNA, konkrétně speciálních sekundárních struktur RNA, které představují další druh zakódované informace. |
Stanley Miller a Harold Urey dokázali, že organické molekuly mohou být syntetizovány v podmínkách, kdy se na planetě ještě nevyskytoval život. Thomas Cech a Sidney Altman objevili enzymatické vlastnosti RNA. Za tento objev dostali v roce 1989 Nobelovu cenu za chemii.
Stanley Lloyd Miller (1930–2007)
Stanley Miller se narodil v kalifornském Oaklandu. Podle Millera samotného byla volba kariéry vědce snadná, neboť vyrůstal v éře vědeckých objevů.
Miller roku 1951 ukončil bakalářským titulem studium přírodovědy a chemie na University of California v Berkeley. Poté pokračoval v magisterském studiu na University of Chicago. Navštěvoval semináře o původu sluneční soustavy, které vedl Harold Urey. Urey zde nastínil myšlenku vzniku organických molekul v primitivní atmosféře Země. Když Miller hledal téma své dizertační práce, vzpomněl si na tuto myšlenku a navštívil Ureyho. Ten se zprvu zdráhal svěřit tak nejistý projekt do rukou studenta, avšak dovolil Millerovi zůstat na zkoušku 6 měsíců. Miller navrhl aparaturu, kterou použil k simulaci podmínek na Zemi před vznikem života. Poté, co nasimuloval podmínky, získal rychle výsledky, a nasyntetizoval mnoho jednoduchých organických molekul nezbytných pro život. Své výsledky uveřejnil roku 1953 v magazínu Science jako jediný autor. Urey trval na tom, že jeho jméno u článku uvedeno nebude, protože veškerou práci odvedl Miller sám.
Roku 1954 získal titul Ph.D. a pokračoval jako postdoktorand na California Institute of Technology. V letech 1955-1960 byl odborným asistentem na Oddělení biochemie na Columbia University. Poté přijal profesorské místo na Oddělení chemie na University of California v San Diego. Stal se spoluautorem knihy „The Origin of Life on Earth“ (Původ života na Zemi). Svůj výzkum zaměřil na prebiotickou syntézu nukleotidů a také na hledání možné alternativní náhrady za ribózo-fosfátovou kostru prvních molekul nesoucích genetickou informaci před vznikem života.
Thomas Robert Cech (1947–)
Thomas (Tom) Cech se narodil v Chicagu a vyrůstal v Iowa City. Jeho otec byl lékařem a maminka hospodyní. Jako dítě sbíral Cech minerály a horniny a vedl „vědecké“ debaty se svým otcem, který byl profesorem na University of Iowa. Na střední škole se Cech věnoval spíše studiu než sportu.
Roku 1966 nastoupil na Grinnell College na obor chemie, která mu učarovala. Studium vysoké školy mu otevřelo oči, setkal se zde s lidmi stejně nadšenými do vědy, jako byl on. Byl by zůstal u chemie, ale jako bakalářský student pracoval v Argonne National Laboratory a v Lawrence Berkeley Laboratory. Tyto zkušenosti s výzkumem ho vedly k uvědomění, že posbírat smysluplná data pro chemický pokus vyžaduje příliš mnoho času.
Roku 1970 odešel na University of California v Berkeley. Tady objevil svět molekulární biologie. Jak sám říká: „cesta od myšlenky k jejímu ověření pokusem, která je v tomto oboru neskutečně rychlá“, mu učarovala a „tak zůstal na pomezí chemie a molekulární biologie.“ Když dokončil svoji doktorskou práci o struktuře chromozomů, odešel pracovat jako postdoktorand na Massachusetts Institute of Technology.
V roce 1978 přijal místo na Oddělení biochemie na University of Colorado, Boulder. Právě tady objevil Cech se svým týmem fenomén samosestřihu RNA, tedy že RNA může fungovat jako enzym, tzv. ribozym. Za tento objev získal spolu se Sidneym Altmanem v roce 1989 Nobelovu cenu za chemii.
V roce 1988 se stal výzkumníkem na Howard Hughes Medical Institute a v roce 2000 přijal úřad ředitele na Howard Hughes Medical Institute, kde setrval až do roku 2009. Kromě mnoha ocenění získal Cech v roce 1995 National Medal of Science.
Cech rád tráví svůj čas s rodinou a věnuje se outdoorovým sportům, jako např. běhání či lyžování. Také rád vaří – srdcem totiž stále zůstává chemikem.
Věděli jste, že?
Harold Urey byl druhým vedoucím Stanleyho Millera. Prvním byl Edward Teller, který aktivně podporoval vývoj vodíkové bomby. Teller se po válce přestěhoval na University of California, kde založil Radiační laboratoř v Livermore.
Hmmm…
Millerovy experimenty prokázaly, že organické molekuly v prebiotickém prostředí mohou vznikat. Přesto si vědci stále nejsou jisti, jak přesně tyto jednotlivé složky mohly spolu dohromady iniciovat vznik života. Jaká je Vaše představa?
Odkazy a literatura
Dvojí život RNANa této stránce najdete videa z přednášky o RNA, kterou roku 1995 přednesl Dr. Thomas Cech na Howard Hughes Medical Institute. Kosmický původ
Najdete zde články, odkazy a teorie související se vznikem života. Dozvíte se také, jestli se k nám mohl život dostat z vesmíru. Dále naleznete aktualizovanou stránku se zajímavými fakty What's New. Vědecké debaty o úloze RNA na počátku života na Zemi
Tento příběh byl otisknut roku 1997 v časopise The Scientist. Uvádí představy většiny vědců, kteří se dnes věnují problematice RNA jako první molekuly nesoucí genetickou informaci. Evoluční genetika člověka
Rozhovor s Alanem Weinerem a Nancy Maiselsovou. Oba pracují jako molekulární biologové na Yale University a zaměřují se na zkoumání vzniku života. Rozhovor je zveřejněn na DNA Files, webové stránce rádia National Public Radio. Rozhovor s doktorem Stanley Millerem
Rozhovor z roku 1996 s Dr. Stanley Millerem o exobiologii (zkoumání vzniku života mimo planetu Zemi). Přístupný na Access Excellence site.
- Alberts, Bruce et al., 1983, Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing Inc., New York.
- Calvin, Melvin, 1969, Chemical Evolution: Molecular Evolution Towards the Origin of Living Systems on Earth and Elsewhere, Oxford University Press, 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.
- 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.
- Miller, Stanley L., and Orgel, Leslie E., 1974, The Origins of Life on the Earth, Prentice-Hall, Inc., New Jersey.
- Miller, Stanley L., 1974, "The First Laboratory Synthesis of Organic Compounds under Primitive Earth Conditions," published in: The Heritage of Copernicus: Theories "Pleasing to the Mind,", pp. 228-242, ed., J. Neyman, MIT Press, Cambridge, MA.
- Rosenfield, Israel, Ziff, Edward, and Van Loon, Borin, 1983, DNA for Beginners, Writers and Readers Publishing, Inc.
- Thomas, Shirley, Men of Space: Life in Space. Chilton Books, Philadephia.
- Watson, James D., Gilman, Michael, Witkowski, Jan, Zoller, Mark, 1982, Recombinant DNA, 2nd edition, W. H. Freeman and Company, New York.
- Woese, Carl R., 1967, The Genetic Code: The Molecular Basis for Genetic Expression, Harper & Row, New York.
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
