MARTIN HASSMAN

pohádkyBIOCHEMICKÉ

BIOCHEMICKÉ POHÁDKY

www.met.cz/pohadky Page 2

Martin Hassman

OBSAH

.....................................................................................................O DNA a nukleasách 3....................................................................................................................O Popelase 4

Podě ...................................................................................................................kování 5

BIOCHEMICKÉ POHÁDKY

O DNA a nukleasáchZa jednou buněčnou stěnou a cytoplasmatickou

membránou, v jedné gramnegativní bakterii žila,

byla, replikovala se jedna Deoxyribonukleová kyselina. Z žití, bytí

a replikování ji nejvíce bavilo replikování.

To přišla RNA-polymerasa, holka jedna ureplikovaná. Poklepala lehce na DNA, ta jí nabídla své rámě a začaly replikovat. Všechno se zdálo

být v pořádku, až se holky najednou nějak nepohodly, pohádaly, vjely si do vlasů, RNA-polymerasa si sebrala

fidlátka a odbrownovala si to replikovat někam jinam. DNA bylo smutno. "Co si jen počnu," naříkala rozreplikovaná, "kdo mne doreplikuje?"

Sotva na to pomyslela, jak už to v pohádkách bývá, kde se vzala, tu se vzala DNA-polymerasa a postavila se

rychle do pozoru, až se jí rozcuchaly alfa-helixy. Rychle je učísla svými beta-hřebeny, představila se a dala se

do replikování. Vlastně doreplikování. A tak si holky spolu replikovaly, replikovaly a replikovaly, rep... až...... Konečně. "Hotovo!" prohlásila pyšně DNA-polymerasa.

"To bylo krásné," povzdechla si DNA, "cítím se teď tak nějak dvojnásob šťastná."

"Já jsem se tou prací musela opít, vidím tě totiž jaksi dvakrát," vzdychla DNA-polymerasa, "ale to se mi stává po každé dobře vykonané práci."

"Teď ale už musím jít.""Počkej, to už se neuvidíme?" dvojhlasně zaznělo.

"Vydrž do dalšího dělení, pak snad. ALE PAMATUJ! Dávej pozor na nukleasy. Potvory jedny darebný. Jsou ze všech

nejhorší a vlezou všude. Ale znám starého inhibitora a ten je chytá.""A co s nima dělá, když je takhle chytá?" "A co s nima

dělá, když je takhle chytá?""On ví jak s nima zatočit. Měj se na pozoru," a zmizela

DNA z očí.Buňka se rozdělila a DNA si žila a byla. Teď na to byl čas. Ale přišlo, co přijít muselo. Začalo to šuškáním,

pokračovalo klepáním a skončilo málem katastrofou. Aktivační energie se zrovna procházela kolem s hlavou

v oblacích."Ne, já vás nepustím," křičela DNA zoufale stočená do co

nejmenšího klubíčka."Tak ši dej říct,"volaly tři nukleasy jedna přes druhou a třetí na DNA.

Ach ty nukleasy, potvory jedny škaredý a huby nevymáchaný! Aby se poznalo, o koho se jedná, vytrhl

jim Pán Bůh mikroorganismů několik zoubků z jejich nenasytné tlamy, takže se poznají po šišlavém hlase.

"Rožbal še trochu. Jen dvě aktivní míšta tam vštrčíme a hned žaše půjdeme.""Ne, já vás nepustím, mne před vámi varovala DNA-

polymerasa," ozvalo se z nedobytného klubka."Ty, hele potvůrko," ozvala se z nukleas nejchytřeji

vypadající," DNA-polymeraša tomu nerožumí. Nevím, čo proti nám má. Jen še podívej. Vypadáme šnad na to, že bychom štěpily bílkoviny?"

DNA se nepatrně rozbalila, aby si je pořádně prohlédla a musela uznat, že vůbec nevypadají jako proteolytické

enzymy, o jejichž strašné síle tak často vypravovaly staré bajky. DNA totiž vůbec nerozuměla biochemii. A to je

moudré ponaučení : Lepší než mnohé znát, je něčemu z toho rozumět. A jak si tak DNA nedávala pozor, vrhla se na odkryté reakční místo nejchytřejší nukleasa a začala ji

štěpit. Nukleotid za nukleotidem."Au to bolí," naříkala DNA.

"A bude to horší," radovaly se pilně pracující nukleasy.Aktivační energie se zoufale rozhlížela kolem a ptala se

sama sebe, jak se z obra může stát trpaslík. Kdo ví?DNA si ještě včas vzpomněla, co jí poradila DNA-polymerasa, porodní bába jedna starostlivá. Rafinovaně

přeskupila base a začala pomocí fluorescence vysílat signály SOS v širokém spektru vlnových délek. Donesly

se až do zapomenutého kouta, kde pomalu ale jistě difundoval k lysosomu starý inhibitor v.v. Opřel se o svou hůl, postavil se a vyrazil ke zdroji rychlostí 10-4 m/s.

Byl to lítý boj starého důchodce na polo už zdenaturovaného a tří mladých čilých nukleas. Ale

allosterický efekt stál na správné straně zákona a brzo z nukleas zbyla bezcenná klubka polypeptidů potupně se

plazících po zemi a žadonících o zbytky spadnuvší ostatním ze stolu. Aktivační energie si protáhla páteř a podívala se na všechny řádně svrchu. S kufříkem

lékařského náčiní přispěchal dr. Opravný Faktor a dal DNA do pořádku.

A to je konec pohádky. Dětem bych měl dodat,

že přišel švarný deoxyribonukleový kyselináč, vzal si DNA

za kyselinu a měli spolu spoustu malých

kyseliňátek. Ale my odrostlejší víme, že DNA je obojetník.

BIOCHEMICKÉ POHÁDKY

O PopelaseReagovalo či nereagovalo, v jedné eukaryotní buňce,

vlastníc celou mitochondrii, si to katalyzovala bohatá

vdovasa se třemi dcerasami. Boženasa a Dorotasa byly její vlastní

dcerasy, ale ta třetí - chudák - byla nevlastní.

Ani nevím, jak se správně systematicky jmenovala, ale nikdo ji nenazval jinak než triviálním názvem Popelasa. To proto, že si to často

difundovala mezi anorganickými ionty a vířila je matrixem.Mezitím co Boženasa a Dorotasa si celé dny jen tak

difundovaly, flákaly se Brownovým pohybem a o substrát ani nezavadily, Popelasa se činila a jak jen trochu mohla, tak si zakatalyzovala. Také se dobře učila. Zatímco její

sestry již po třetí opakovaly druhou třídu, Popelasa patřila již mezi lyasy a vypadalo to, že brzy dosáhne met

nejvyšších a bude moci ke svému názvu připojit titul dipl. enz.

Macechasa jí záviděla a jak jen mohla, podstrkovala jí nespecifický substrát a semtam i nějaký ten inhibitor.Jednou přišly Boženasa a Dorotasa z hlavní mitochondrie

celé rozjařené. Slyšely, že v endoplasmatickém retikulu se pořádá ples, během kterého si mladý princ Kofaktor

vybere svou životní družku. A hned žádaly matkasu, aby vyrazila na nákupy kovalentně modifikujících látek,

ve kterých by se princi Kofaktoru líbily. Macechasa se žertem ptala Popelasy, zda chce také něco přivést. Popelasa řekla: "Nic drahého mi matkaso nekupujte,

spokojím se s tím, co se vám cestou na Asp 127 přichytí." Matkasa pokynula doménou a vyrazila na trh

do Golgiho aparátu.Když se pak odpoledne vrátila a kovalentně své dcerasy modifikovala, všimla si, že jí na Asp 127 cosi silou 32 kJ/

mol visí. "A to se podívejme, té naší umouněné se přání splnilo." A předala Popelase tři lysinové oříšky o úhrnné

hmotnosti 390 Da. Tu jakoby z dálky ozvala se píseň: "Kdepak aktivní místo máš?" Všichni se rozhlíželi, ale

zpěvák nebyl v dohledu, "vždyť inhibici málo znáš, málo, zdá se mi..."Nešť, přišel večer a s ním odjezd na ples. Macechasa

přišla k Popelase s mísou oxidačních a mísou redukčních činidel. "Aby tě nenapadlo jet náhodou za námi," řekla

a obě mísy smíchala v jednolitou reakční směs, "až se vrátíme, vše bude ve svých správných oxidačních stavech, sic uvidíš." Popelase bylo smutno. Když tu

odkudsi přilétly tři holubasy a daly se do reagování.

"Popelaso nemeškej, odštěp epsilon-aminoskupinu z lysinu a uvidíš." Popelasa odštěpila a tu se lysin

kouzlem proměnil v modifikační činidlo a oblékl Popelasu do zcela nové vyzáže. "Ale pamatuj, musíš odejít

do půlnoci." Popelasa nemeškala a spěchala do endoplasmatického retikula. Jen stěží mohla zahlédnout, jak se jedné holubase začaly protáčet

panenky střídavě doleva a doprava. "To zas na nás někdo měří cirkulární dichroismus. Jako by s tím už

jednou nemohli dát pokoj lidi jedni achirální. Taky by se jim nelíbilo, kdybych se v nich hrabala a začala je

zkoumat. Kámoš to zkusil a nadávali mu do prionů."Zatím vrátný pan Chaperon vpustil Popelasu do endoplasmatického retikula a urovnal jí rozcuchaný

účes z alfa-helixů. Ples byl dávno v plném proudu, ale princ Kofaktor si dosud žádnou z krasavic nevybral

k reakčnímu tanci. Již dvakrát se téměř rozhodl, ale pak oddisocioval, neboť se mu nezamlouval tvar vazebného místa. Ale teď disocioval přímo k nové příchozí a pustil

se s ní do reagování. To byl tanec. Produkty od těch dvou jen lítaly a princ se jentaktak stíhal regenerovat

spřaženou reakcí. Tu se blížila půlnoc. Popelasa se vysmekla a utíkala ven z endoplasmatického retikula. Vrátný pan Chaperon byl již ospalý, nedával dost pozor,

a tak Popelase odpadla jedna kovalentně modifikující molekula z lysinového oříšku, když procházela

membránou. Princ Kofaktor ji sebral a zavolal stráže, aby ten krásný enzym dohonily.

Popelasa utíkala, ale spletla si cestu a zabloudila. Ocitla se v zcela neznámém koutě cytoplasmy a nemohla ani za nic najít cestu ke své rodné mitochondrii. Potkala dva

zvláštní enzymy. Tlačily se okolo podivného zařízení a vypadaly značně nervózní. Byly to dvě vědasy -

nadprůměrně inteligentní enzymy s vysokým obsahem nestandardní aminokyseliny iquinu. Tlačily se okolo přístroje zvaného makroskop. To je zařízení, kterým

mohou enzymy pozorovat a zkoumat nás lidi. Byly do svého pozorování tak zabraní, že si sličné Popelasy

vůbec nevšímaly. Ale zato se sem hrnuly stráže a ty si zase Popelasy všímaly až moc. Popelasa nevěděla, co

má dělat. Za strážemi běželi totiž hosté z plesu a mezi nimi její sestrasy.

Popelasa nechtěla být poznána. Odštěpila tedy

epsilon-aminoskupinu z druhého lysinového oříšku. Lysin se proměnil v

modifikační činidlo a udělal z Popelasy stařenu.

BIOCHEMICKÉ POHÁDKY

www.met.cz/pohadky Page 5

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

PoděkováníObě 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/j242/2551700308Daniel: http://www.flickr.com/photos/ydhsu/3723519851BIanca Polak: http://www.flickr.com/photos/whitecatsg/3623732907

Vik Nanda: http://www.flickr.com/photos/viknanda/403371973U. 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