Neděle 24. října 2021, svátek má Nina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 24. října 2021 Nina

Rozhovor: DNA se učí gymnastiku na supertenké „žíněnce“

Oběd vědců mívá občas překvapivé následky. Například při rozpravě nad talíři vznikne nápad zkoumat chování živých molekul na supertenkých neživých podložkách. Profesor Michal Otyepka z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého právě na takový projekt obdržel od Nadačního fondu Neuron milion korun.

Michal Otyepka nositel Neuron Impulzu pro rok 2014 v oboru chemie | foto:  Michal Šula, MAFRA

Zdaleka nejdůležitější soukromý fond na podporu české vědy, Neuron, na konci minulého týdne předával ceny pro odborníky v několika oborech. Ocenění od fondu, který založil Karel Janeček, se dočkaly uznávané vědecké kapacity i mladí vědci. Největší objem finanční prostředků směřoval na podporu nových vědeckých projektů v rámci tzv. Neuron Impulzů.

Michal Otyepka

(*1975) V roce 2004 získal titul Ph.D., o tři roky později se habilitoval na docenta a v roce 2012 převzal titul profesora Univerzity Palackého Olomouc v oboru fyzikální chemie. Na své alma mater přednáší a bádá na Přírodovědecké fakultě jako vedoucí Katedry fyzikální chemie. Opakovaně krátkodobě působil v Itálii, Německu, Francii, Dánsku, USA, Velké Británii a Řecku.

Jejich cílem je podpořit projekty převážně základního vědeckého výzkumu v oborech fyzika, matematika, medicína, chemie a společenské vědy. Každý z oceněných obdržel necelý milion korun na jeden vědecký projekt.

Přinášíme krátké rozhovory se všemi pěti nositeli Neuron Impulzů za rok 2014 a nahlédneme do toho, jaké problémy jejich obory v současné době řeší. Čtvrtým laureátem je chemik Michal Otyepka, který se zabývá jedním z „nejmódnějších“ materiálů v současné vědě, grafenem.

Živou molekulu umístíte na podložku z grafenu. Čím je tento materiál zajímavý pro váš výzkum?
Grafen je laicky řečeno destička z jedné, nebo dvou vrstev atomů uhlíku. Je více než 300krát pevnější než ocel a list grafenu o velikosti fotbalového hřiště by vážil pouze jeden gram. Je to tedy lehká, pevná, mechanicky odolná hmota, navíc mimořádně dobře vede elektřinu, má nízkou úroveň šumu a velkou citlivost na okolí.

Ve svém projektu chcete objasnit chování vlásenkové molekuly ribonukleové kyseliny (RNA) na grafenu. Jaké vlastnosti má zmíněná molekula?
Je docela zajímavá, vytváří totiž krátké, tvarově roztodivné útvary, které reagují na elektrické a chemické změny prostředí. Molekula, kterou jsme si vybrali k prvním pokusům, tvarem skutečně připomíná sponku do vlasů. Na ohybu této „vlásenky“ je specifická oblast schopná rozpoznávat bílkoviny ve svém okolí. Mohla by proto sloužit jako senzor v živém organismu. Molekulu vlásenkové RNA jsme zvolili rovněž kvůli tomu, že má ve své struktuře úsek, který je hydrofobní, jinými slovy nemá rád vodu, a může se tedy připojit k povrchu grafenu, který má rovněž podobné vlastnosti. Nicméně se nechceme omezit jen na grafen, ale chceme studovat i jeho deriváty, které lze dispergovat ve vodě (např. grafen oxid), s cílem popsat jejich interakce s dalšími důležitými biomolekulami včetně molekuly života, DNA.

Jak budou experimenty probíhat?
Molekuly naneseme na jednovrstvý, nebo vícevrstvý grafen, či jeho deriváty. Potom budeme pomocí mikroskopie atomárních sil analyzovat jevy na hranici mezi grafenem a RNA. Souběžně proběhnou počítačové experimenty, které pomohou mikroskopické pozorování dále vysvětlit.

Podobné pokusy dělají i na jiných pracovištích. V čem je váš přístup unikátní?
Sledujeme chování molekul přímo ve vodném prostředí, takže molekula má díky tomu podmínky velmi podobné jako v živém organismu. Navíc pokusy kombinujeme s počítačovými simulacemi. Dovolím si tvrdit, že na světě je to zcela ojedinělý přístup. Snažíme se ovlivnit chování biomolekul pomocí vlastností atomárně tenkých substrátů. Jednoduše řečeno jsme přišli na to, že molekuly života, jako jsou DNA a RNA, lze donutit k jakési „tvarové gymnastice“, neboť jsou citlivé k chemické úpravě nebo počtu vrstev ve struktuře grafenu a jeho odvozenin. Nedělají na grafenu zrovna salta či kotrmelce, ale dokážou měnit svůj tvar nebo se organizovat do složitějších struktur. Toto chování může mít zásadní důsledky v budoucích aplikacích v oblasti vývoje tzv. chytrých materiálů.

Jak vás napadlo kombinovat grafen s molekulou RNA?
Šlo tak trochu o náhodu. Během návštěvy v Dánsku jsme se při obědě bavili s kolegou z Aarhuské univerzity. Vyprávěl o pokusech sledujících interakci grafenu s kovy a pak se zmínil, že nyní analyzují biomolekulární systémy ve vodném prostředí. My deset let provádíme simulace biomakromolekul, a díky tomu víme hodně i o RNA. Napadlo mě, že by mohla ribonukleová kyselina s povrchem grafenu zajímavě interagovat. Upřímně jsem tehdy netušil, jak obrovské možnosti se tímto výzkumem otvírají.

Fond Neuron

Nadační fond Neuron je nezisková organizace založená za účelem rozvíjení mecenášství v oblasti vědy a výzkumu v České republice. Z prostředků mecenášů fond uděluje Neuron Impulsy ve výši milion korun na výzkumné projekty v oborech fyzika, chemie, matematika, medicína a společenské vědy. Ve stejných oborech pak špičkovým vědcům uděluje Cenu Neuron za přínos světové vědě a nadějným vědcům Cenu Neuron pro mladé vědce, která je spojena s odměnou 250 tisíc korun. Novým projektem, který naváže na slavnou éru výprav českých vědců, je Expedice Neuron. Ta povede k Hranické propasti, která je možná vůbec nejhlubší zatopenou propastí na světě.

Jaký přínos bude mít váš výzkum?
Hybridní materiály, například vhodně upravený grafen svázaný s biomolekulou, vypadají velmi slibně pro vývoj citlivých a selektivních senzorů. Nicméně, lze jít ještě dál, hybridní materiály by se mohly použít nejen pro pasivní čtení informací, ale rovněž jako oboustranný komunikátor mezi buňkou a okolím. A také je možné uvažovat o jejich využití například v nervových implantátech. Náš výzkum přispěje k objasnění zásadních procesů mezi biomolekulami a grafenem či jeho deriváty ve vodném prostředí na molekulární úrovni. Tyto poznatky najdou jistě uplatnění při vývoji senzorů a jednou snad i neuronálních protéz.

Text vznikl pro nadační fond Neuron, byl redakčně upraven.

Autor:
  • Nejčtenější

Test sluchátek: Z šesti novinek nás nejvíce nadchly ty nejlevnější

Premium Test zcela bezdrátových sluchátek přinesl docela neobvyklé překvapení: úplně nejlevnější model v celkovém hodnocení...

Hledá se náhrada za gripeny. Zkusili jsme udělat tendr „nanečisto“

Páteří českého vojenského letectva je v současné době čtrnáct kusů bojového letounu Saab JAS-39 Gripen, pronajatých od...

Weby vás tajně sledují prostřednictvím otisku zařízení

Na světě je téměř 1,9 miliardy internetových stránek. Mnohdy slouží k pokoutným účelům a dost často z nich obchodníci...

Apple vylepšil svá oblíbená sluchátka a absurdně zlevnil hudební službu

Pondělní záplava novinek se v nemalé míře soustředila na zvukové a hudební produkty. Podrobně vás jimi provedeme.

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Legendy ČSD obrazem. Nejvýkonnější evropská tendrovka se vyráběla v ČKD

Lokomotiva řady 477.0, zvaná Papoušek, patří k vrcholným dílům československých konstruktérů parních lokomotiv....

Syndrom Petra Pana. Proč někteří muži nikdy nedospějí a žijí jako paraziti

Premium V každém chlapovi zůstává kousek kluka, ale musí to být právě jen ten kousek. Pokud muž nechce vyrůst a převzít...

Čína má Evropu v hrsti, za pár týdnů dojde hořčík. Auto bez něj nevyrobíte

Premium Vše nasvědčuje, že současná čipová krize v automobilovém průmyslu je jen zahřívacím kolem před tím, co se na Evropu...

Váš syn bude žít jen pár týdnů. Zpověď matky zesnulého hokejisty Buchtely

Premium Přežít své dítě. Pro každého rodiče ta nejhorší představa. Teprve dvacetiletý hokejista Ondřej Buchtela zemřel loni v...

  • Další z rubriky

Nobelovu cenu za chemii získali dva vědci za nástroje pro stavbu molekul

Nobelovu cenu za chemii letos získali vědci Benjamin List z německého Max-Planck-Institutu a David MacMillan z...

Nobelovu cenu za fyziku získali vědci za modelaci klimatu a náhodné procesy

Druhá letošní Nobelova cena byla udělena třem fyzikům „za průkopnický přínos k pochopení složitých systémů". Dva z nich...

Co ještě nevíte o dinosaurech. Vůbec nebyli hloupí a nešikovní

Premium Kdysi je lidé považovali za bájné draky, později za neohrabané a evolučně zaostalé hory masa. Jenže vše je úplně jinak....

Proč se volební modely a předpovědi tak často pletou

Proč se konečné výsledky voleb liší od průběžných volebních průzkumů? Každý předvolební průzkum je do značné míry...

Čína má Evropu v hrsti, za pár týdnů dojde hořčík. Auto bez něj nevyrobíte

Premium Vše nasvědčuje, že současná čipová krize v automobilovém průmyslu je jen zahřívacím kolem před tím, co se na Evropu...

ČEZ od ledna zdraží: elektřinu asi o třetinu, plyn o víc než polovinu

ČEZ od nového roku zdraží elektřinu i plyn. Podle šéfa energetické společnosti Daniela Beneše to může být asi třetina u...

Jestli bude inflace stoupat dál, lidé ztratí polovinu úspor, varuje ekonom

Současná míra inflace bude trvat ještě několik let, důvodem jsou zejména vysoké objemy pumpování peněz do ekonomiky,...

Střelba proti kameře je běžná, ale herec za nehodu nemůže, tvrdí Dvořák

Zpráva, že americký herec Alec Baldwin při natáčení westernu zastřelil kameramanku a postřelil režiséra, vyvolala...

RECENZE: Je to vůbec ještě legální? Úchylná Succubus šokuje za každou cenu

Novinka od autorů nechvalně proslulého Agony sice po herní stránce trochu vyspěla, stále se však opírá především o co...