Mutkikkaat proteiinit

molekyylit.gif
The IMB Jena Image Library of Biological Macromolecules
 

Ihmisen genomin eli DNA:n tultua kartoitetuksi, tutkijoiden seuraavana tavoitteena on yrittää selvittää ihmisen koko proteomi. Proteomi tarkoittaa kaikkia ihmisen geenien tuottamia proteiineja eli valkuaisaineita. Lopullisena tavoitteena on yrittää selvittää solun proteiinien ja geenien keskinäiset vuorovaikutukset. Tämä on tutkijoille valtava haaste ja sisältää monia ongelmia.

Ensimmäinen ongelma on löytää ja tunnistaa kaikki erilaiset proteiinit. Proteiinien tarkkaa lukumäärää ei vielä tiedetä, mutta niitä arvioidaan olevan satojatuhansia. Joidenkin tutkijoiden mukaan niitä saattaa olla niin runsaasti, ettei koko proteomin määrittäminen ole mahdollista edes periaatteessa Oppikirjoissa esiintyvä käsitys, jonka mukaan yksi geeni koodaa yhtä proteiinia, ei nykytiedon mukaan pidä paikkaansa. Useimmat geenit ohjaavat enemmän kuin yhden proteiinin valmistusta, ja proteiineja sekä RNA:ta muokataan soluissa vielä niiden synnyn jälkeen.

Proteiinien tutkimista hankaloittaa lisäksi se, että yhtä proteiinilajia voi olla solussa hyvin erilaisia määriä, yhdestä jopa sataan miljoonaan. Yksittäistä proteiinia ei voi tutkia, joten se täytyy ensin löytää ja sen jälkeen monistaa. Proteiinien tunnistaminen on huomattavasti vaikeampaa kuin DNA:n, johtuen niiden mutkikkaasta rakenteesta. DNA:ta voisi karkeasti verrata siistiin filminauhaan, mutta proteiini muistuttaa lähinnä pahasti sotkeutunutta lankavyyhteä. Kuitenkin juuri proteiinin muoto - tapa jolla se on laskostunut - määrää miten se vaikuttaa ympäristössään. Proteiinit tunnistavat toisensa muodon perusteella, ja vaikka sama proteiini voi laskostua eri tavoin, vain yhdessä muodossa se toimii niin kuin sen pitää. Elimistön toiminta - ja lopulta koko elämä - perustuu siihen, että proteiinit tunnistavat toisensa.

Proteiinit säätelevät myös geenien toimintaa. Elimistön hyvinkin erilaisissa soluissa on samat geenit, mutta solutyypistä, kudostyypistä ja elimistön tilanteesta johtuu, mitkä geenit milloinkin toimivat ja miten eri proteiinit niissä muokkautuvat. Solu siis informoi geenejä ja geenit soluja. Tämä tapahtuu geenien ja proteiinien mutkikkaalla vuorovaikutuksella. Tieto tästä kaikesta kulkee vielä lisäksi elimistön muihin soluihin, niin että ihmisen keho eli koko soluyhteiskunta on aina ajan tasalla siitä, mitä missäkin elimistön kohdassa tapahtuu.

Geenien emäsjärjestyksen selviämisen myötä tutkijoilla heräsi toive, että ehkä jo lähitulevaisuudessa saataisiin selville kaikki solujen toimintamekanismit ja niiden keskinäiset vuorovaikutukset. Kun nyt on käynyt ilmi proteiinien merkittävä osuus tässä prosessissa, asia on saanut aivan uuden ulottuvuuden. Jälleen näyttää toistuvan tuttu ilmiö: kun yhteen kysymykseen saadaan vastaus, nousee esiin monta uutta kysymystä.

Koska geenit ja proteiinit tarvitsevat toisiaan, herää kysymys: miten ne syntyivät? Kumpi oli ensin? Mistä ja miksi tulivat geenit ja niiden sisältämä informaatio ellei vielä ollut niiden tuottamia proteiineja? Tämä proteiinien, geenien ja koko elimistön solujen keskinäinen vuorovaikutus on monimutkaisuudessaan ja silti toiminnallisessa tehokkuudessaan sitä luokkaa, että on vaikea kuvitella sen syntyneen evoluutioteorian olettamien yksinkertaisten mekanismien kautta. Se on selvästikin signaali älykkäästä suunnittelusta.

Lähde: Tiede 4/2003


Proteiinit murskaavat evoluutioteorian

Kuvia ja tietoa molekyyleistä ja proteiineista:
www.imb-jena.de/IMAGE.html


30.5.03