Molekulární metody

Denně slyšíme o klonování, geneticky modifikovaných organismech (GMO), určení otcovství nebo kriminálníka podle analýzy DNA; občas o možnostech využití kmenových buněk v medicíně, nemoci šílených krav (BSE) či nalezení genů zodpovědných za různé projevy a vlastnosti živých tvorů. Málokdo z nás však poodkryl tajemnou roušku nad technikami, díky jimž je toto vše možné. Zkusme tedy alespoň částečně nahlédnout za dveře moderních laboratoří.

Možností pohledu na molekulární biologii, snad nejprogresivněji se v současnosti rozvíjející oblast vědy, je nespočet. V následující sérii článků bych se rád zaměřil na výčet a stručnou charakteristiku alespoň těch nejzákladnějších postupů, které jsou dnes při studiu buněk uplatňovány. Dozvíte se, jak lze kupříkladu z jednoho vlákna DNA „vyrobit“ miliardy jejich přesných kopií, určit přesnou polohu genu a jeho sekvenci nebo jak se skládá nový strom evoluce a mnoho dalších zajímavých věcí.
Z historického hlediska patří molekulární, resp. molekulárně-genetické a biotechnologické metody v oblasti přírodních věd k nejmladším. Až do poloviny 60. let 20. století, kdy začaly být rutině aplikovány postupy tzv. „biochemické genetiky“, nebylo až na výjimky možno studovat živé organismy hlouběji než na úrovni buněk, případně větších organel. Za zakladatele genetiky, předchůdkyně biomolekulárních věd, je považován moravský rodák Johann Gregor Mendel, který položil základy moderních genetických zákonů při svých pokusech se včelami a později křížením hrachu. Přes revolučnost své teorie neměl Mendel ani ponětí, co by mohlo za dědičnými faktory stát. Příběh slavné molekuly DNA začíná až roku 1868, kdy se mladému švýcarskému vědci Friedrichu Miescherovi podařilo do té doby neznámou substanci z buněčného jádra izolovat.
Minulé století přineslo objevy už zejména ve sférách nitrobuněčné a molekulární biologie, k čemuž přispěl i vynález elektronového mikroskopu. Roku 1926 vyvinul Svedberg první analytickou ultracentrifugu a použil ji k odhadu molekulové hmotnosti hemoglobinu. Tiselius zavedl v roce 1933 elektroforézu jako metodu pro dělení proteinů v roztoku. O rok později provedli Bernal a Crowfoot první podrobnou rentgenovou difrakci ve vzorcích proteinů, získaných z krystalů enzymu pepsinu. Roku 1942 vyvinuli Martin a Synge techniku zvanou chromatografie, která se hojně využívá k dělení proteinů. Přelomový okamžik v genetice i velkém množství jiných vědních disciplín spadá do roku 1944, kdy James Watson společně s F. H. C. Crickem objasnili strukturu molekuly DNA jako levotočivé šroubovice. Díky výzkumům Linuse Paulinga se mohou lidé od roku 1954 obdivovat i složité molekulární struktuře proteinů, kterou odkrývá krystalografie.
Tolik krátce k historii molekulárních metod. V následujícím díle rozeberu techniku tzv. PCR, tedy mašinky na výrobu kopií DNA.