předpoví nemoc

Recommendations

Info

ozhovor — s Jiřím Frimlem Sluhové a páni rostlinných buněk Rostlina nemůže před nepříznivými podmínkami utéct, o to důležitější je pro ni schopnost na změnu situace reagovat přímo na místě. Pomáhají jí v tom rostlinné hormony a složitá síť molekulárních vztahů, jíž jsou součástí. V rakouském ústavu IST ji pomáhá rozplétat Jiří Friml. text Ondřej Vrtiška Zabýváte se rostlinami, konkrétně modelovým huseníčkem, ale původním vzděláním jste biochemik. Troufl byste si vést botanickou exkurzi? — Kdepak. Mé znalosti z botaniky byly nejlepší zhruba v 7. ročníku základní školy. Tehdy sice nebyly úplně špatné, ale od té doby jenom zapomínám. Ani jsem nikdy na vysoké škole neměl přednášku ze systematické botaniky. Takže k huseníčku vás nepřivedla láska k rostlinám, které jste se jen rozhodl zkoumat jinak než s lupou a herbářem v ruce? — Byla to náhoda. Když jsem studoval biochemii v Brně, přišla nabídka stipendia do Německa a někdo u nás na katedře měl kontakt zrovna do laboratoře v Ústavu Maxe Plancka pro šlechtění rostlin v Kolíně nad Rýnem. Já chtěl zkusit molekulární biologii a bylo mi tehdy jedno, zda se jí budu věnovat na rostlinách, octomilkách, nebo na myších. A protože mi to v Německu celkem šlo a bavilo mne to, rostliny jsem si zamiloval a už jsem u nich zůstal. Vývoj rostlin ovlivňují rostlinné hormony – auxin, cytokininy, etylén… Ale o tom, kde tyto hormony působí, rozhodují transportní proteiny, jimiž se v případě auxinu zabýváte. Jejich tvorbu zase řídí geny, jejichž expresi ovlivňují vnější faktory… Lze v systému regulace vývoje rostlin najít nějakého „vrchního velitele“? — Žádný vrchní velitel neexistuje, protože různé typy vývojových procesů jsou řízeny různými signály. Auxin jich řídí pravděpodobně více než ostatní „velitelé“, ale kdybych o něm mluvil jako o „vrchním veliteli“, vědci pracující na jiných hormonech by se samozřejmě bránili. Auxin slouží jako univerzální signál určující, která konkrétní buňka má něco udělat – například začít tvořit květ nebo boční kořen. Ale třeba už zase většinou nerozhoduje o tom, co se má dělat. Říká „kdo a kdy“, ne však „co“. Takže na auxin můžeme také pohlížet jako na pouhého sluhu nebo poslíčka. Čí příkazy plní? — Pro mne není důležité, zda v něm budeme vidět velitele, nebo sluhu. Zajímá mne, jak konkrétně v rostlině funguje. „Nepotřebujeme stádo cvičených opic, hledat na Googlu a Wikipedii umí každý.“ O tom, že se kořeny mají více větvit, rozhodne například vyšší koncentrace živin v půdě. O směru růstu kořene rozhodne gravitace, u hypokotylu to je světlo… Jde o integraci všemožných vnějších i vnitřních signálů a skutečně pro mnohé signály, hlavně ty vnější, auxin funguje jako hlavní poslíček. Co pro váš obor znamenalo přečtení genomu huseníčku? — K tomu mám osobní příběh. Když jsem v roce 1997 začal pracovat v Kolíně nad Rýnem, hledal jsem v huseníčku geny podobné genům pro proteiny PIN, které zajišťují transport auxinu. Tenkrát ještě genom přečtený nebyl. Strávil jsem v laboratoři deset měsíců a našel jsem sedm genů. Čtrnáct dní poté, co jsem práci dokončil, byl publikován genom. Celá ta desetiměsíční práce byla v té chvíli otázkou deseti sekund. Nenaštvalo vás to? — Tak to ve vědě chodí. Přečtení genomu huseníčku jsem přivítal, protože nám otevřelo možnosti, o kterých se nám dříve ani nesnilo. Pracovali jsme třeba na genu, o kterém jsme si mysleli, že je to zajímavý regulátor rostlinného vývoje. A najednou jsme zjistili, že v genomu vůbec není. Že to byla kontaminace z nějaké mouchy nebo komára, kterého někdo rozetřel při izolování DNA. Ušetřilo nám to spoustu zbytečné práce. PIN proteiny transportující auxin, které jste zmínil, vás v oboru proslavily, protože jste ukázal, že jsou to skutečně transportéry auxinu, a odhalil, jakou roli hrají v různých vývojových procesech. Také jste se podílel na objevu příbuzných proteinů PILS – mimo jiné s kolegy z Ústavu experimentální botaniky AV ČR. V článku v Nature z roku 2012 jste psali, že jste je objevili „in silico“, tedy v počítači. Jak to se znalostí genomu souvisí? — Najednou nemáte k dispozici jen rostlinu. Máte spoustu genů, o nichž nevíte, co dělají. Můžete Prof. Jiří Friml, Ph.D. (*1973) Vystudoval biochemii na Masarykově univerzitě v Brně (1997). Postgraduální studium molekulární biologie absolvoval v Ústavu Maxe Plancka pro šlechtění rostlin v Kolíně nad Rýnem a na tamní univerzitě získal doktorát z biologie (2000), pak následoval doktorát z biochemie na Masarykově univerzitě (2002). V letech 2002–2006 vedl výzkumnou skupinu na univerzitě v německém Tübingenu, kde se habilitoval v oboru genetika (2005). V letech 2006–2007 vedl oddělení biologie rostlinné buňky na univerzitě v Göttingenu, mezi roky 2007 a 2012 byl vedoucím skupiny na oddělení biologie rostlinných systémů Vlámského biotechnologického ústavu (VIB) v belgickém Gentu. V letech 2011– 2014 působil také na Masarykově univerzitě, v brněnském CEITEC a v letech 2012–2014 jako hostující profesor na univerzitě v Gentu. Od října 2012 vede laboratoř vývojové a buněčné biologie rostlin v Ústavu pro vědu a technologie (IST) v Klosterneuburgu u Vídně. Učí na IST, na Masarykově i Karlově univerzitě. V roce 2010 získal prestižní Körberovu evropskou vědeckou cenu, o rok později neméně prestižní ERC grant a v roce 2012 medaili EMBO (Evropské organizace molekulárních biologů). Na svém kontě má řadu publikací v Nature, Science, Cell, PNAS, PLoS Biology a dalších špičkových časopisech. S manželkou, slovenskou molekulární bioložkou Evou Benkovou-Frimlovou, mají dvě děti. si říct, že ten a ten gen vypadá zajímavě, a pokusíte se zjistit, co dělá. A podle čeho usuzujete, který gen „vypadá zajímavě“? — Většinou pomůže, pokud tvoří nějakou menší genovou rodinu. Pak je jasné, že v genomu není nebo nezůstal náhodou. Pokud během evoluce vzniklo třeba pět kopií jednoho genu a v genomu se udržely, pravděpodobně jsou něčím důležité. Pomůže také podívat se, kdy se daný gen objevil, s jakými změnami v evoluci rostlin to koreluje. V případě PILS jsme vyšli ze sekundární struktury PIN proteinů, tedy z uspořádání řetězce aminokyselin do šroubovic a β-skládaných listů. Existují bioinformatické nástroje, které prohledají všechny geny huseníčku a podívají se, jestli některé Snímek Bert Stephani / VIB. z nich nekódují protein, který sice má jinou sekvenci aminokyselin, ale jeho sekundární struktura je podobná. To se už ze sekvence aminokyselin dá poznat? — V hrubé podobě ano. Přesnou strukturu PIN neznáme dodnes. Ale například podle výskytu hydrofobních nebo naopak hydrofilních aminokyselin lze usuzovat na to, která část molekuly je transmembránová a která trčí do cytoplazmy. Tímto způsobem jsme objevili genovou rodinu PILS a začali jsme zjišťovat, jakou má funkci. Izolovali jsme mutanty a dívali jsme se, jak vypadají rostliny, které mají tyto geny poškozené. Nebo jsme naopak expresi těchto genů zvýšili a dívali jsme se, jak se na rostlinách projeví, že je těch proteinů moc. Zjistili jsme, že mají něco společného s transportem auxinu, takže strukturní podobnost se odráží i v podobné funkci. Proč si rostlina udržuje dvě odlišné genové rodiny, pokud mají stejnou funkci? — Právě že nemají. Ukázalo se, že PILS netransportují auxin na plazmatické membráně jako většina PIN proteinů, ale na endoplazmatickém retikulu. Otevřeli jsme tím úplně novou oblast výzkumu. Uvažovali jste o tom, že se auxin v endoplazmatickém retikulu rozkládá, takže PILS fungují jako „popelářské vozy“, které hormon odvážejí k likvidaci. Dozvěděli jste se za ty tři roky něco nového? — Musím říct, že pokrok zatím není příliš veliký, protože enzymů, které se na modifikaci auxinu v endoplazmatickém retikulu a v cytosolu podílejí, existují desítky, možná stovky. Některé ho nevratně degradují, jiné ho konjugují s aminokyselinami nebo s cukry, což může být v některých případech reverzibilní proces. Takto inaktivovaný auxin může sloužit jako zásoba. Takže rostlina může přesunem auxinu mezi různými vnitrobuněčnými „továrnami“ rozhodovat o tom, co se má s auxinem stát. Původní hypotéza pořád platí a získáváme pro ni postupně podporu, i když ještě nevíme přesně, jak to celé funguje. Auxinu jste tedy věrný stále? Ve vašem seznamu recentních publikací vidím práce týkající se vlivu vápníku na buněčnou polaritu nebo osmotického stresu, ale to vše asi s auxinem nějak souvisí. — Od auxinu jsme se dostali k buněčné polaritě, protože proteiny pro jeho transport jsou polárně lokalizované, takže nás zajímalo, jak to buňka udělá, že správný protein přijde na správnou stranu buňky. Zjistili jsme, že k vyřešení této otázky musíme pochopit, jak se proteiny dostávají na membránu a jak jsou z ní opět recyklovány. Tím jsme se dostali k endocytóze a k vlivu změn osmotického prostředí. Tato témata sice s auxinem souvisejí, ale mají obecnější význam. 18 Vesmír 95, leden 2016 www.vesmir.cz 19
Takže to, na co přijdete, se bude hodit i kolegům, kteří s auxinem nepracují? — Určitě. Zrovna práce, v níž jsme částečně objasnili mechanismus endocytózy, tedy procesu, jímž se proteiny z buněčné membrány dostávají dovnitř, teď patří k našim nejcitovanějším. Stejný mechanismus totiž používají patogeny k průniku do buňky, takže to zajímá vědce, kteří s nimi pracují. Podobné je to s kolegy studujícími příjem různých nutričních látek buňkou. Navíc řada základních buněčných mechanismů je evolučně konzervována už od dob společného předka rostlin a živočichů, takže se stává, že nás čtou i vědci zabývající se živočichy. Výzkum rostlinných hormonů otevírá bezpočet možností pro praktické využití, zejména v zemědělství. — Jistě. Třeba plošný postřik auxinem se už docela dlouho využívá v jižní Itálii k tomu, aby rajčata nebo lilky rodily i bez opylení. Díky pokrokům rostlinné biologie to přitom lze dělat mnohem efektivněji: pomocí genetických nástrojů zapnout produkci auxinu přímo v rostlině, pouze v květu, kde je to potřeba. Můžeme dokonce příslušnou signální dráhu zapnout i bez auxinu. Technicky to není problém, ale je to problém politický. V Evropě to nikdo neschválí, protože zde panuje přesvědčení, že geneticky modifikované plodiny jsou ďáblovo dílo. Myslíte, že Evropa dělá svým odporem vůči GMO chybu? — Není možné, abychom GMO dlouhodobě ignorovali. Se zavedením každé nové technologie od zapálení prvního ohně jsou spojena rizika, ale GM plodiny mají obrovský potenciál zvýšit výnosy a omezit použití pesticidů. Evropa na své váhání doplatí, protože evropské potraviny nebudou konkurenceschopné. Ostatně nejsou už dnes. Ale to je obecný problém zemědělské politiky EU, netýká se to jen GM plodin. Vy sám se aplikacemi nezabýváte. Přesto: potěšilo by vás, kdyby vaše zjištění našla praktické uplatnění? — Nikdo nebude naštvaný, když jeho výzkum k něčemu bude. Samozřejmě. Jde jen o to, že aplikovaný výzkum má jiný charakter. Jeho úkolem je optimalizovat nějakou metodu nebo poznatek, který už máme, aby se dal konkrétně použít. Pro mne osobně je to méně zajímavé než zjišťovat, jak věci fungují. Vůbec nechci hanět aplikovaný výzkum, ale sám se pohybuji ve výzkumu základním, baví mne a chci u něj zůstat. Byl to jeden z důvodů, proč jste s ženou odešli z Belgie do institutu IST u Vídně? — Ano. Je poměrně vzácné, aby nějaký ústav v kontinentální Evropě takto otevřeně deklaroval, že se zabývá základním výzkumem. Pro člověka, který si nechce lámat 0 8 hodin Časosběrný snímek huseníčku rolního reagujícího na změnu polohy. Mezi jednotlivými snímky uplynulo 10 minut. Foceno v infračervené oblasti, aby se eliminovala role světla jako signálu řídícího chování buněk. Čas 0: škrobová zrna v plastidech se působením gravitace přesunula, takže rostlina ví, že už neroste vzhůru. Důsledkem je přesun PIN proteinů (viz rozhovor) na spodní stranu buněk, což vede k akumulaci auxinu na spodní straně stonku, kde se v důsledku toho začnou prodlužovat buňky a stonek se začne ohýbat vzhůru. hlavu s tím, jestli aplikace přijdou hned, nebo až po letech, to je velká výhoda. Spousta institutů se věnuje především základnímu výzkumu, ale málokterý se k tomu takto hlásí, zpravidla se kolem toho hraje trochu hra. Dělají základní výzkum, ale předstírají, že je bezprostředně užitečný. Což se mi zdá trochu pokrytecké, protože je-li základní výzkum dobrý, je vždy užitečný. Společensky určitě, a pokud jde o ekonomickou návratnost, tak dříve nebo později také. Všechny velké a skvělé aplikace bez výjimky přímo využívaly poznatky získané základním výzkumem. Ještě něco vás přesvědčilo? — Interdisciplinarita. Lidé zabývající se různými problémy tu pracují společně – biologové, matematici, fyzikové, chemikové, počítačoví vědci… Je to výhodné třeba pro matematické modelování biologických procesů. Předtím jsme vždy působili na pracovištích zaměřených čistě na rostliny. A také je to blízko domů. Děti se už chtějí trochu usadit a chodit do jedné školy déle než pár let. Učíte na vysokých školách v Brně i v Praze, jak se vám jeví dnešní studenti? — Úroveň českých absolventů za posledních patnáct let, co to sleduji, poklesla, v některých oblastech dokonce dramaticky. Hodně se zlepšila angličtina, všeobecný metodologický přehled, ale zhoršila se schopnost exaktního a kreativního myšlení. Myslím, že to souvisí se změnou přístupu k výuce matematiky, a je to velmi znepokojivý trend. Není vůbec výjimkou, že absolvent české vysoké školy, hlásící se k nám do ústavu, má velké problémy s příklady na úrovni šesté třídy základní školy, které právě řeší má dcera. Výrazně poklesla schopnost najít řešení problému, k němuž vám nikdo nedal vzorový příklad. A to je ve vědě hrozný problém. Nepotřebujeme stádo cvičených opic, hledat na Googlu a Wikipedii umí každý. Potřebujeme lidi, kteří jsou zvyklí samostatně uvažovat, improvizovat, z mála vyvařit maximum. Celkové množství znalostí se nezměnilo nebo možná dokonce vzrostlo, ale ty znalosti jsou často k ničemu, protože je studenti nedovedou použít. • Snímek Matyáš Fendrych / IST. 20 Vesmír 95, leden 2016
Page 1 and 2: 1 2016 ročník 95 (146) — první
Page 3 and 4: Proměna Vesmíru v čase 1) č. 1
Page 5 and 6: obsah — Vesmír 95, leden 2016 42
Page 7 and 8: mozaika — e v o l u č n í biolo
Page 9: neurofyziologie — Košíčkové b
Page 13 and 14: téma — hlava Hlas předpoví nem
Page 15 and 16: téma — hlava Eye tracking Od du
Page 17 and 18: fotka s příběhem — Nejúspěš
Page 19 and 20: životní prostředí — Nejen NO
Page 21 and 22: pro lidstvo nedosahuje významu ú
Page 23: četli jsme — nad knihou — Clui

předpoví nemoc

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?