Panorama I: Život je postaven na slabých interakcích

Letos poprvé byla čtyřem význačným českým vědcům udělena výběrová finanční podpora Akademie věd - Praemium Academiae. Mají se tím podpořit osobnosti, které vytvořily svou vědeckou školu a ta má špičkovou mezinárodní úroveň. Jedním z oceněných je profesor Pavel Hobza z Ústavu organické chemie a biochemie, mimochodem druhý nejcitovanější český vědec v zahraničí. Profesor Hobza ale podotýká, že on sám navazuje na už existující školu.

Pavel Hobza|Foto: Zdeněk Vališ, Radio Prague International

"A to pražská škola kvantové chemie. Na začátku stojí dvě výjimečná jména, Jaroslav Koutecký, který nedávno odešel z tohoto světě, a Rudolf Zahradník, který je velmi aktivní. A to je škola se vším všudy. Čím se taková škola vyznačuje? Jednak to není jeden badatel, je to prostě škola. Jednak musí být respektovaná a uznávaná nejen u nás v Česku, ale musí být uznávaná a respektovaná ve světě. To, co my děláme, se dá velice krátce a stručně popsat. Jmenuje se to ´nekovalentní interakce a jejich aplikace v biologických vědách´."

Ze střední školy si posluchači možná pamatují, že chemie je založena na principu kovalentních vazeb. Dva atomy spolu reagují a vytvoří kovalentní vazbu. Pomocí této silné vazby drží pohromadě miliony známých sloučenin. V biologických procesech jsou ale třeba mnohem slabší vazby, například při imunitní odezvě organismu nebo při replikaci DNA.

"A tak tedy příroda nebo někdo může říci Pán Bůh vytvořili úplně jiný typ interakcí, které mají úplně jiný původ. Podstatné je, že jsou mnohem slabší. Právě nekovalentní interakce se velmi významně podílejí například na určení struktury té krásné dvoušrobovicové DNA. Nesmírně důležité je, že ty interakce musí být na jedné straně dostatečně silné, aby zajistily preferenční vazbu například bází nukleových kyselin v DNA. Na druhé straně ale musí ty interakce být dostatečně slabé, aby došlo k rozpojení toho systému."

Při přenášení genetické informace totiž dochází k tomu, že ona makromolekula, dvoušrobovice DNA, se působením enzymu rozevře, jako když se rozepíná zip, a na obou ´větvích´ se začnou syntetizovat dvě dceřinné makromolekuly. Je třeba si ale uvědomit, že v případě lidské DNA je k tomu nutné přepsat tři miliardy ´písmen´ genetické abecedy, nukleotidů. Při přepisu - párování - nesmí dojít k chybě, jinak to může mít pro buňku fatální důsledek, končící karcinogenním procesem. A k párování tří miliard nukleotidů dochází právě nekovalentní, vodíkovou vazbou.

"To je to, čemu se my věnujeme, ať už jsou to DNA, RNA, bílkoviny. Úplně celý ten brevíř procesů, který probíhá na molekulární úrovni v buňce je od začátku do konce řízen nekovalentními interakcemi. Když zahajuji nějakou velkou přednášku, tak tam dávám větu, že kdyby nebylo nekovalentních interakcí, nebylo by žádné formy života."

Některé práce profesora Pavla Hobzy a jeho týmu v oblasti nekovalentních vazeb mezi stavebními kameny DNA, nebo aminokyselin v případě bílkovin, se už staly klasickými a jsou obecně uznávány.