Farba kože je na jednej strane veľmi nápadnou, ale na druhej strane v podstate dosť bezvýznamnou charakteristikou človeka. Bezvýznamnou, pretože ide len o vlastnosť povrchu, ktorá predsa o vnútre nevypovedá vlastne vôbec nič. No a nám, civilizovaným ľuďom, ide predsa o vnútro a o podstatu, nie o povrch.
Alebo, žeby nie?
O tom, akú farbu má naša pleť, rozhoduje predovšetkým množstvo jednej konkrétnej látky – takzvaného melanínu. Teda, aby sme boli presní, tých melanínov je v skutočnosti viac, pričom najväčšie rozdiely vo farbe pokožky spôsobuje tmavohnedý eumelanín.
O prítomnosť týchto látok v koži sa starajú osobitné bunky (melanocyty), ktoré syntetizujú melanín v špecializovaných organelách (melanozómoch). Výsledné množstvo melanínu je dané počtom, veľkosťou a ďalšími vlastnosťami melanozómov.
Z chemického hľadiska sú melaníny komplikované polyméry, ktorých štruktúra nie je dodnes presne známa. Z biologického hľadiska sú to mimoriadne dôležité látky, ktoré chránia náš organizmus pred ultrafialovou časťou slnečného žiarenia. A zo sociologického hľadiska melaníny dlho boli, a pre mnohých ešte stále sú, určujúcim znakom menejcennosti.
.zlatá rybka
Prečo sú vlastne černosi takí tmaví a belosi takí bledí? Odpoveď na túto otázku poznáme iba čiastočne a aj to len pomerne krátko. Dozvedeli sme sa ju až v roku 2005. Od zlatej rybky.
Zebričky (danio rerio) patria medzi bežné a nenáročné akváriové rybičky. Okrem akvaristov ich majú radi aj genetici, pretože sa na nich dajú dobre skúmať mnohé genetické zákonitosti. V roku 2005 prišli ľudia z tímu Keitha Chenga z Pennsylvania State University na to, ktorý gén, respektíve jeho mutácia, má na svedomí existenciu takzvaného zlatého variantu týchto rybiek.
Zlaté zebričky majú výrazne zoslabené tmavé pásiky, podľa ktorých dostali tieto rybky meno. Za tmavú farbu týchto pásikov je zodpovedný práve melanín (u rybiek rovnako ako u ľudí či u iných živočíchov). Inkriminovaný gén teda zrejme súvisel s tvorbou melanínu.
A potom prišiel kľúčový krok. Objavitelia porovnali príslušný gén zebričiek s génmi človeka a zistili, že sa nápadne podobá na ľudský gén SLC24A5 – zhoda bola okolo 70 percent. O tomto ľudskom géne sa predtým nevedelo, akú (a či vôbec nejakú) funkciu má pri tvorbe melanínu. Teraz vzniklo silné podozrenie, že akúsi úlohu pri tvorbe melanínu hrá. Chengov tím toto podozrenie v ďalšom výskume elegantným spôsobom potvrdil. Genetici zobrali ľudskú mRNA zodpovedajúcu génu SLC24A5 a vpichli ju zlatým zebričkám. Výsledok: zlatým zebričkám sa vytvorili tmavé melanínové pásiky. Také, ako ich obyčajným kamarátkam.
Cheng a jeho spolupracovníci si po tomto pokuse boli celkom istí, že našli gén, ktorý hrá dôležitú úlohu pri tvorbe melanínu v ľudskej koži. V snahe dozvedieť sa o ňom čosi viac preštudovali verejne prístupnú databázu variácií v ľudskom genóme HapMap. A tam zistili, že gén SLC24A5 sa vyskytuje v dvoch variantoch, ktoré sa líšia na jednom jedinom mieste – proteíny syntetizované na základe informácie uloženej v týchto dvoch variantoch sa líšili len v jednej aminokyseline (stojedenástou aminokyselinou vo výslednom proteíne bol v jednom prípade alanín a v druhom treonín).
A okrem toho zistili, že obyvatelia subsaharskej Afriky a Ďalekého východu syntetizovali proteín, ktorý mal na stojedenástej pozícii alanín, Európania tam mali namiesto alanínu treonín. Všetko nasvedčovalo tomu, že jeden z podstatných rozdielov medzi tmavšími rasami a svetlou rasou spočíva v jedinej zo stoviek aminokyselín v jedinej zo stoviek tisícov rôznych proteínov.
.iónový výmenník
Ako sa dokáže nepatrná zmena jednej aminokyseliny tak výrazne prejaviť navonok? Aký je mechanizmus ovplyvňovania farby kože jedným konkrétnym proteínom? Nájsť odpoveď na túto otázku vôbec nie je jednoduché.
Dnešná situácia v molekulárnej biológii vyzerá nasledovne. Poznáme kompletný ľudský genóm, čiže v podstate vieme, aké máme gény. Na základe toho vieme povedať, aké proteíny môže náš organizmus syntetizovať. Ale to ešte vôbec neznamená, že by sme detailne rozumeli funkcii jednotlivých proteínov. Často jej rozumieme len veľmi hmlisto a približne.
Tak napríklad o géne SLC34A5 sa už v roku 2005 vedelo, že ním kódovaný proteín NCXK5 je pravdepodobne takzvaným iónovým výmenníkom (to je taká molekula, ktorá sedí v bunkovej alebo vnútrobunkovej membráne a prenáša cez ňu nejaké ióny jedným a iné ióny opačným smerom). Konkrétne malo ísť o draslíkom kontrolovaný sodíkovo-vápnikový výmenník, to znamená, že prenášané mali byť ióny sodíka a vápnika, pričom tento prenos mal byť ovplyvňovaný draslíkom. Ale nevedelo sa to určite a rovnako sa nevedelo, akú úlohu tento výmenník hrá v syntéze melanínu.
O tom, ako to s tým NCXK5 vlastne je, sme sa dozvedeli až začiatkom tohto roku od anglicko-kanadskej skupiny vedenej Rebeccou Ginger, ktorá pracovala s bunkovými kultúrami melanocytov (bunkové kultúry sú bunky namnožené v laboratórnych podmienkach, melanocyty sú tie kožné bunky zodpovedné za tvorbu melanínu). Ginger a jej kolegovia zistili, že ak v takejto kultúre „vypli“ proteín NCKX5, viedlo to k dramatickému poklesu množstva produkovaného melanínu. Okrem toho potvrdili, že tento proteín je naozaj draslíkom kontrolovaným sodíkovo-vápnikovým výmenníkom a že je súčasťou vnútrobunkových membrán.
No dobre, ale čo má prenos nejakých iónov cez vnútrobunkové membrány spoločné s melanínom? Nuž, zrejme nejakým spôsobom kontroluje syntézu melanínu v melanocytoch. Ginger a jej kolegovia napríklad ukázali, že európsky variant proteínu NCKX5 (s aminokyselinou treonínom) je oveľa menej „zdatný“, t.j. že má výrazne zníženú výmenníkovú aktivitu oproti variantu s alanínom. Tento fakt je v úplnom súlade s predpokladom, že práve výmena iónov zabezpečovaná týmto proteínom hrá naozaj veľmi významnú úlohu v sfarbení našej kože. Ako presne ovplyvňujú koncentrácie sodíkových a vápnikových iónov tvorbu melanínu však zostáva aj naďalej úplne otvorenou otázkou.
Takže takto je to s tou molekulárnou biológiou. Nehovorí nám všetko, ale to, čo hovorí, je často veľmi zaujímavé. Ako napríklad, že drobná mutácia v jednom géne, ktorá spôsobí zmenu jednej aminokyseliny v jednom proteíne, čo sa potom prejaví na rýchlosti zmien koncentrácií niektorých iónov v niektorých špecializovaných bunkách, vedie v konečnom dôsledku k tomu, či sme tmaví alebo bledí.
.homo sapiens
V ľudských dejinách hrala v niekoľkých posledných storočiach stojedenásta aminokyselina iónového výmenníka NCKX5 významnú úlohu. Jeden príklad za všetky: Ľudia s alanínom na stojedenástom mieste chytali v Afrike iných ľudí s alanínom a robili si z nich otrokov dávno predtým, než do Afriky prišli ľudia s treomínom. Masový rozmer to však nadobudlo až po tom, čo začali otrokári s alanínom predávať otrokov s alanínom ľuďom s treonínom prichádzajúcim z Európy. Tí ich prevážali do Ameriky a tam ich predávali iným ľuďom s treonínom.
Ľudia s treonínom, ktorí v Amerike kupovali ľudí s alanínom, sa s nimi ako so slobodnými vlastne nikdy nestretli, a tak si začali myslieť, že ľudia s alanínom sú otrokmi tak nejako od prírody. A to by jeden neveril, aké hlboké korene dokázala táto myšlienka a jej rôzne variácie zapustiť. Homo sapiens – človek rozumný – je schopný vymyslieť neuveriteľné veci.
Alebo, žeby nie?
O tom, akú farbu má naša pleť, rozhoduje predovšetkým množstvo jednej konkrétnej látky – takzvaného melanínu. Teda, aby sme boli presní, tých melanínov je v skutočnosti viac, pričom najväčšie rozdiely vo farbe pokožky spôsobuje tmavohnedý eumelanín.
O prítomnosť týchto látok v koži sa starajú osobitné bunky (melanocyty), ktoré syntetizujú melanín v špecializovaných organelách (melanozómoch). Výsledné množstvo melanínu je dané počtom, veľkosťou a ďalšími vlastnosťami melanozómov.
Z chemického hľadiska sú melaníny komplikované polyméry, ktorých štruktúra nie je dodnes presne známa. Z biologického hľadiska sú to mimoriadne dôležité látky, ktoré chránia náš organizmus pred ultrafialovou časťou slnečného žiarenia. A zo sociologického hľadiska melaníny dlho boli, a pre mnohých ešte stále sú, určujúcim znakom menejcennosti.
.zlatá rybka
Prečo sú vlastne černosi takí tmaví a belosi takí bledí? Odpoveď na túto otázku poznáme iba čiastočne a aj to len pomerne krátko. Dozvedeli sme sa ju až v roku 2005. Od zlatej rybky.
Zebričky (danio rerio) patria medzi bežné a nenáročné akváriové rybičky. Okrem akvaristov ich majú radi aj genetici, pretože sa na nich dajú dobre skúmať mnohé genetické zákonitosti. V roku 2005 prišli ľudia z tímu Keitha Chenga z Pennsylvania State University na to, ktorý gén, respektíve jeho mutácia, má na svedomí existenciu takzvaného zlatého variantu týchto rybiek.
Zlaté zebričky majú výrazne zoslabené tmavé pásiky, podľa ktorých dostali tieto rybky meno. Za tmavú farbu týchto pásikov je zodpovedný práve melanín (u rybiek rovnako ako u ľudí či u iných živočíchov). Inkriminovaný gén teda zrejme súvisel s tvorbou melanínu.
A potom prišiel kľúčový krok. Objavitelia porovnali príslušný gén zebričiek s génmi človeka a zistili, že sa nápadne podobá na ľudský gén SLC24A5 – zhoda bola okolo 70 percent. O tomto ľudskom géne sa predtým nevedelo, akú (a či vôbec nejakú) funkciu má pri tvorbe melanínu. Teraz vzniklo silné podozrenie, že akúsi úlohu pri tvorbe melanínu hrá. Chengov tím toto podozrenie v ďalšom výskume elegantným spôsobom potvrdil. Genetici zobrali ľudskú mRNA zodpovedajúcu génu SLC24A5 a vpichli ju zlatým zebričkám. Výsledok: zlatým zebričkám sa vytvorili tmavé melanínové pásiky. Také, ako ich obyčajným kamarátkam.
Cheng a jeho spolupracovníci si po tomto pokuse boli celkom istí, že našli gén, ktorý hrá dôležitú úlohu pri tvorbe melanínu v ľudskej koži. V snahe dozvedieť sa o ňom čosi viac preštudovali verejne prístupnú databázu variácií v ľudskom genóme HapMap. A tam zistili, že gén SLC24A5 sa vyskytuje v dvoch variantoch, ktoré sa líšia na jednom jedinom mieste – proteíny syntetizované na základe informácie uloženej v týchto dvoch variantoch sa líšili len v jednej aminokyseline (stojedenástou aminokyselinou vo výslednom proteíne bol v jednom prípade alanín a v druhom treonín).
A okrem toho zistili, že obyvatelia subsaharskej Afriky a Ďalekého východu syntetizovali proteín, ktorý mal na stojedenástej pozícii alanín, Európania tam mali namiesto alanínu treonín. Všetko nasvedčovalo tomu, že jeden z podstatných rozdielov medzi tmavšími rasami a svetlou rasou spočíva v jedinej zo stoviek aminokyselín v jedinej zo stoviek tisícov rôznych proteínov.
.iónový výmenník
Ako sa dokáže nepatrná zmena jednej aminokyseliny tak výrazne prejaviť navonok? Aký je mechanizmus ovplyvňovania farby kože jedným konkrétnym proteínom? Nájsť odpoveď na túto otázku vôbec nie je jednoduché.
Dnešná situácia v molekulárnej biológii vyzerá nasledovne. Poznáme kompletný ľudský genóm, čiže v podstate vieme, aké máme gény. Na základe toho vieme povedať, aké proteíny môže náš organizmus syntetizovať. Ale to ešte vôbec neznamená, že by sme detailne rozumeli funkcii jednotlivých proteínov. Často jej rozumieme len veľmi hmlisto a približne.
Tak napríklad o géne SLC34A5 sa už v roku 2005 vedelo, že ním kódovaný proteín NCXK5 je pravdepodobne takzvaným iónovým výmenníkom (to je taká molekula, ktorá sedí v bunkovej alebo vnútrobunkovej membráne a prenáša cez ňu nejaké ióny jedným a iné ióny opačným smerom). Konkrétne malo ísť o draslíkom kontrolovaný sodíkovo-vápnikový výmenník, to znamená, že prenášané mali byť ióny sodíka a vápnika, pričom tento prenos mal byť ovplyvňovaný draslíkom. Ale nevedelo sa to určite a rovnako sa nevedelo, akú úlohu tento výmenník hrá v syntéze melanínu.
O tom, ako to s tým NCXK5 vlastne je, sme sa dozvedeli až začiatkom tohto roku od anglicko-kanadskej skupiny vedenej Rebeccou Ginger, ktorá pracovala s bunkovými kultúrami melanocytov (bunkové kultúry sú bunky namnožené v laboratórnych podmienkach, melanocyty sú tie kožné bunky zodpovedné za tvorbu melanínu). Ginger a jej kolegovia zistili, že ak v takejto kultúre „vypli“ proteín NCKX5, viedlo to k dramatickému poklesu množstva produkovaného melanínu. Okrem toho potvrdili, že tento proteín je naozaj draslíkom kontrolovaným sodíkovo-vápnikovým výmenníkom a že je súčasťou vnútrobunkových membrán.
No dobre, ale čo má prenos nejakých iónov cez vnútrobunkové membrány spoločné s melanínom? Nuž, zrejme nejakým spôsobom kontroluje syntézu melanínu v melanocytoch. Ginger a jej kolegovia napríklad ukázali, že európsky variant proteínu NCKX5 (s aminokyselinou treonínom) je oveľa menej „zdatný“, t.j. že má výrazne zníženú výmenníkovú aktivitu oproti variantu s alanínom. Tento fakt je v úplnom súlade s predpokladom, že práve výmena iónov zabezpečovaná týmto proteínom hrá naozaj veľmi významnú úlohu v sfarbení našej kože. Ako presne ovplyvňujú koncentrácie sodíkových a vápnikových iónov tvorbu melanínu však zostáva aj naďalej úplne otvorenou otázkou.
Takže takto je to s tou molekulárnou biológiou. Nehovorí nám všetko, ale to, čo hovorí, je často veľmi zaujímavé. Ako napríklad, že drobná mutácia v jednom géne, ktorá spôsobí zmenu jednej aminokyseliny v jednom proteíne, čo sa potom prejaví na rýchlosti zmien koncentrácií niektorých iónov v niektorých špecializovaných bunkách, vedie v konečnom dôsledku k tomu, či sme tmaví alebo bledí.
.homo sapiens
V ľudských dejinách hrala v niekoľkých posledných storočiach stojedenásta aminokyselina iónového výmenníka NCKX5 významnú úlohu. Jeden príklad za všetky: Ľudia s alanínom na stojedenástom mieste chytali v Afrike iných ľudí s alanínom a robili si z nich otrokov dávno predtým, než do Afriky prišli ľudia s treomínom. Masový rozmer to však nadobudlo až po tom, čo začali otrokári s alanínom predávať otrokov s alanínom ľuďom s treonínom prichádzajúcim z Európy. Tí ich prevážali do Ameriky a tam ich predávali iným ľuďom s treonínom.
Ľudia s treonínom, ktorí v Amerike kupovali ľudí s alanínom, sa s nimi ako so slobodnými vlastne nikdy nestretli, a tak si začali myslieť, že ľudia s alanínom sú otrokmi tak nejako od prírody. A to by jeden neveril, aké hlboké korene dokázala táto myšlienka a jej rôzne variácie zapustiť. Homo sapiens – človek rozumný – je schopný vymyslieť neuveriteľné veci.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.