Biochemik Thomas Lindahl si na začátku své vědecké kariéry a půl století před tím, než získal Nobelovu cenu, položil mimo jiné i poměrně jednoduchou otázku: „Jak odolná je DNA?“ Jako chemik dobře věděl, že málokterá sloučenina, zvláště takto komplikovaná, zůstává dlouho beze změny a poškození. Je látka, do které je zapsán život, tedy DNA, skutečně tak výjimečná?
Švédský vědec nebyl samozřejmě zdaleka jediný, kdo se takto ptal, vždyť se tato otázka přímo nabízela. Ve většině buněk našeho těla se nachází zhruba dva metry DNA, v níž jsou zapsány prakticky všechny informace, podle kterých je naše tělo postaveno a funguje. Náš genetický materiál je neuvěřitelným způsobem naskládaný do velmi kompaktních „klubek“, aby se do buněk vešel, ale to ho neochrání před celou řadou vnějších a vnitřních vlivů, které DNA poškozují a ničí. Poškozuje ji například voda, tedy sloučenina, které se nelze vyhnout.
Nositelé Nobelovy ceny za chemii pro rok 2015
Lindahl si na začátku 60. let udělal vlastní experimenty a výpočty, které naznačovaly, že naše DNA by měla denně utrpět tisíce vážných poškození, které by se brzy staly „neslučitelnými se životem“. K poškození dochází i samovolně přímo v samotné buňce, bez jakýchkoliv vnějších vlivů. Přitom poškození DNA může vést k řadě problémů, obvykle sice zdaleka zanedbatelných, ale časem nevyhnutelně zcela ničivých a nebezpečných. Třeba ke vzniku nekontrolovaného rakovinového bujení.
Zřejmě tedy musí existovat nějaké - a dosti účinné - mechanismy na opravu škod, které v naší genetické paměti vznikají, uvědomil si Lindahl a další. Stejně jako to, že evidentně musí jít o zásadně důležité mechanismy, kterým stojí za to se věnovat. Do zkoumání této otázky se tak postupně pustila celá řada vědců. A mezi nimi i letošní laureáti: Tomas Lindahl (Švédsko), Paul Modrich (USA) a Aziz Sancar (Turecko).
Každý trochu jinak
Každý se věnoval trochu jiným otázkám a navzájem nespolupracovali. Lindahl, u kterého jsme začali, byl jeden z těch, kdo celý obor otevřel. Byl mimo jiné prvním, kdo získal a popsal důležité enzymy, které mají na starosti opravy chyb vzniklých během kopírování DNA. (Ovšem dozor nad touto klíčovou činností je několikanásobný a Lindahl neobjevil vše.) I díky jím objeveným kontrolám udělají buňky ve výsledku chybu jen zhruba v jednom z miliard zkopírovaných písmen. Tím však Lindahlův přínos nekončil, otázce oprav DNA se věnoval 35 let a popsal významnou část buněčného arzenálu, který se téhle otázce věnuje.
Paul Modrich, nositel Nobelovy ceny za chemii pro rok 2015
Paul Modrich popsal mechanismus, kterým buňky ověřují, že písmena DNA obrazně řečeno nejsou při kopírování či úpravě přeházena či špatně zapsána. Začalo to tím, že spolu s významným biochemikem Matthew Meselsonem objevil poznávací znamení (byla to nepřítomnost metylové skupiny), podle které bakteriální buňky rozeznávají, na které části zkopírovaná DNA by mohla být chyba. (U lidí má stejná metylová skupina jiné funkce a mechanismus tu funguje jinak, ale to nechme stranou.)
Aziz Sancar zase přesně ukázal, jak se buňky zbavují materiálu poškozeného například ultrafialovým zářením nebo karcinogeny v tabákovém kouři. Popsal, jak buňka pozná a z DNA vystřihne kousky, které jsou poškozeny třeba UV zářením (na tomto příkladu jeho výzkum začal). Otázce se znovu věnoval celé roky a velmi trpělivě a podrobně popsal celý mechanismu nejprve u bakterií a pak u savčích buněk.
Dohromady tak všichni tři ocenění významným způsobem přispěli ke vzniku a rozvoji celého oboru zkoumání oprav DNA. To je dnes obor, který sice zatím zásadním způsobem nepřispěl k medicínské praxi (byť třeba vysvětlil, proč některé terapie fungují), ale jeho potenciál není zanedbatelný, třeba v případě hledání terapií proti rakovině. Navíc se bez schopnosti oprav DNA život prakticky neobejde, a tak je její poznání nepochybně velký úspěch vědy a lidského poznání v tom nejzákladnějším smyslu.
Na vyznamenané kromě finanční částky ve výši osmi milionů švédských korun (více než 23 milionů Kč) čeká i účast na tradičním slavnostním ceremoniálu, který se uskuteční v den výročí úmrtí Alfreda Nobela 10. prosince. Nobelova cena za mír se bude předávat v norském hlavním městě Oslu, ceny za lékařství, ekonomii, fyziku, chemii a literaturu ve Stockholmu.
V minulém roce Nobelovu cenu za chemii získali tři vědci: Eric Betzig (USA), Stefan Hell (Německo) a William Moerner (USA). Působí v různých institucích a na různých místech světa, ale všichni se v kariéře zabývali mimo jiné tím, jak přiblížit vědcům dění v buňkách a ještě hlouběji na úrovni molekul. Společně dokázali překročit fyzikální limity běžných optických mikroskopů, které byly původně považovány za neprolomitelné. Díky nim dnes můžeme pozorovat objekty výrazně menší, než je vlnová délka světla používaného k pozorování.
