Pred davnimi, davnimi časi, ko na našem planetu še ni bilo ne rastlin ne živali, so takrat živeča preprosta enocelična bitja razvila učinkovit način, kako se ubraniti pred napadi nadležnih virusov, ki so že takrat povzročali zoprne epidemije. Šele pred nekaj leti so znanstveniki ugotovili, da je isti mehanizem, ki so ga enoceličarji pred mnogimi milijoni let razvili za obrambo pred virusi, še danes aktiven v večini živih bitjih, ki naseljujejo Zemljo, tudi pri ljudeh. Natančno poznavanje delovanja tega mehanizma nam bo omogočilo tudi učinkovito zdravljenje nekaterih hudih bolezni. Zato ne preseneča, da je bila letošnja Nobelova nagrada za medicino podeljena prav znanstvenikoma, ki sta pred nekaj leti ugotovila, kako deluje ta prastari, a še vedno zelo učinkovit celični mehanizem, ki je vgrajen v večino živih bitij na Zemlji.

Kot država s strogimi predpisi

Živa celica je zelo zapleten mehanizem, v katerem se dogajajo mnogi natančno zasnovani in nadzorovani kemijski procesi. Primerjamo jo lahko recimo z državo, v kateri se vse dogaja strogo po predpisih. V osrednji državni palači je skrbno spravljen obsežen zakonik, v katerem so zapisana natančna navodila za vse, kar se lahko v tej državi proizvede. Zakonik je en sam, zato ne sme nikoli zapustiti osrednje državne palače. Vendar potrebujejo prebivalci države natančna navodila, da lahko sploh kar koli proizvedejo, zato je v palači zaposlenih veliko pisarjev, ki iz zakonika na majhne lističe nenehno prepisujejo recepte za gradnjo posameznih proizvodov in jih razpošiljajo po deželi. Ko prileti takšen listič z navodili do prebivalca dežele, se ta takoj loti njegove uresničitve. Če je prebivalec, ki ujame listič, kuhar, preprosto skuha jed, opisano na receptu.

S prispodobo o državi, kjer vse poteka strogo po predpisih, smo grobo orisali delovanje žive celice. Zakonik, ki je en sam in v katerem so spravljene vse informacije za delovanje države, je seveda metafora za genski zapis, ki je skrbno shranjen v molekuli DNK in nikoli ne zapusti celičnega jedra. Listki s prepisi navodil za proizvodnjo posameznih produktov so molekule prenašalne RNK, ki nosijo informacije iz jedra do drugih koncev celice, skrbni prepisovalci zakonika iz osrednje palače pa so encimi polimeraze RNK. (Letošnja Nobelova nagrada za kemijo je bila podeljena prav za raziskave tega encima, ki prepisuje DNK v RNK.)

Listki z recepti oziroma molekule prenašalne RNK lahko brez težav zapustijo jedro celice in prosto plavajo okoli po vsej celici. Rekli smo, da ko pridejo do kakšnega kuharja, ta recept prebere in skuha tisto, kar je na njem zapisano. V resničnem svetu celice se ti kuharji, ki v celicah kuhajo po receptih, imenujejo ribosomi. Njihova naloga je, da s pomočjo informacije, ki je zapisana na prenašalni RNK, zgradijo točno določen protein, ki nato v celici opravlja posamezne naloge, za katere je zadolžen. Tako delujejo skoraj vse celice vseh živih bitij na Zemlji.

Ko celico napadejo teroristi

Vendar ima takšna država, kjer se vse dogaja strogo po predpisih, veliko pomanjkljivost. Zlobni teroristi lahko vanjo pretihotapijo svoje listke z recepti, ki niso kopije zakonika iz osrednje državne palače. Ko posamezni kuhar ulovi takšen »teroristični« recept, ne more vedeti, da to navodilo ni prepis zapisa iz zakonika države. Zato brez zadržkov vseeno kuha tudi po terorističnih receptih. Tako nehote dela za sovražnika države in mu lahko nevede izdela smrtonosno morilsko orodje. Te zlobne teroriste, ki se vtihotapijo v celico in izkoriščajo celične mehanizme delovanja, imenujemo virusi. So zelo prebrisani in zelo dobro prilagojeni na takšno piratsko življenje.

Protiteroristične enote

A celice so že kmalu iznašle metodo, kako se boriti proti takšnim zlobnim terorističnim napadom. Ko pridejo teroristi v celico, se najprej poskušajo namnožiti, oziroma kot bi rekli v jeziku naše metafore, poskušajo proizvesti čim več receptov z navodili za proizvodnjo lastnega morilskega orodja in jih razširiti po celici. A ko se množijo in ustvarjajo kopije receptov, so nekaj časa v obliki dvojne vijačnice RNK. Lahko bi rekli, da se nekaj časa skupaj držita recept in njegova fotokopija. In prav ko imamo skupaj zlepljeno navodilo in njegovo kopijo, lahko celica zazna takšen recept kot potencialno nevaren in nanj pošlje posebne policijske enote. Ta protiteroristična celična policija pa ne uniči le zapisa, ki ima zraven kopijo, ampak začne razgrajevati tudi vse druge recepte po celici, na katerih je zapisano isto navodilo.

Protiteroristična policija, ki zna v celici odkriti recepte, sprijete s svojimi kopijami, in jih začne uničevati, se strokovno imenuje interferenca RNK ali skrajšano RNKi. Za bistveni prispevek k razumevanju delovanja tega mehanizma celičnega boja proti virusom, ki je tudi učinkovit mehanizem za kontrolo izražanja posameznih genov, sta Američana Andrew Fire in Craig C. Mello letos prejela Nobelovo nagrado za medicino.

Skrivnost petunije

Prvo srečanje z mehanizmom RNKi pa se je podobno kot pri mnogih pomembnih odkritjih v znanosti zgodilo povsem naključno. Leta 1986 so v manjšem kalifornijskem biotehnološkem podjetju želeli ustvariti rožo, ki bi bila nekaj posebnega. Odločili so se, da bodo poskušali narediti petunijo z zelo izrazito vijolično barvo cvetov. Vedeli so namreč, kateri gen je v rastlini odgovoren za proizvodnjo vijolične barve, zato so poskušali povečati njegovo izražanje preprosto tako, da so v DNK zakonik petunije zapisali še več navodil za proizvodnjo vijolične barve.

A rezultati poskusa so bili presenetljivi. Namesto da bi imela nova petunija cvetove s še bolj izrazito barvo, so bili cvetovi te gensko spremenjene petunije povsem beli. Raziskovalci so seveda najprej pomislili, da so se nekje zmotili, a skrbno preverjanje postopka je pokazalo, da napake ni bilo. Odgovor na vprašanje, zakaj so cvetovi petunije pri tem poskusu postali beli in ne še bolj vijolični od naravnih, je veliko zelo bistrih glav iskalo več kot desetletje.

Neomejena protiteroristična budnost

Danes vemo, da se je pri prenosu novih genov v petunijo vključil mehanizem RNKi, ki je vstop umetno dodanih novih genov v celico prepoznal kot napad sovražnega virusa in tako začel uničevati vse recepte, enake tistim, ki so jih znanstveniki poskušali vnesti v celico. Ker so bili na novo vneseni recepti enaki tistim, ki jih je celica že sama proizvajala, so začeli celični policisti za protiteroristični boj uničevati tako recepte, ki so bili umetno vneseni v celico, kot tudi tiste, ki so jih naravno proizvajali pisarji v celičnem jedru. Celična policija je tako uspešno sproti uničevala vse recepte za proizvodno vijolične barve, zato so bili cvetovi te petunije beli.

Čeprav je metoda RNKi za zdaj močno orodje predvsem za znanstvene raziskave posameznih genov, bo zelo kmalu postala pomembna tudi pri zdravljenju ali vsaj diagnostiki nekaterih hudih bolezni. Celične protiteroristične enote lahko namreč naučimo, da začnejo uničevati posamezne recepte v celicah, na katerih so zapisana navodila za proizvodnjo posameznih proteinov. Kar nekaj bolezni nastane prav zato, ker celice čezmerno proizvajajo neki celični produkt. Tako že preizkušnjo načine, kako bi lahko z mehanizmom RNKi zdravili različne oblike hepatitisa, Huntingtonovo bolezen, aids pa tudi nekatere oblike raka.