Na počátku existence prakticky každého z pozemských tvorů je vajíčka oplozené spermií. Netečné vajíčko se po průniku spermie probudí k horečné činnosti. Začne se dělit a o překot vytvářet nové buňky. Zásadu, že vše živé pochází z vajíčka, vyslovil britský učenec William Harvey už v 17. století. Přesto obestírá oplození a počátky embryonálního vývoje celá řada záhad a proměna vajíčka v embryo představuje jeden z nejúžasnějších jevů, jaké lze v přírodě pozorovat.
Tým japonských vědců vedený Keitou Onoshim z tokijské techniky popsal na stránkách prestižního vědeckého týdeníku bílkovinu, která odemyká vajíčku cestu k proměně v embryo. Nezávisle na nich dospěl ke stejnému výsledku i laureát Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu z roku 2001 Tim Hunt z britského Cancer Research spolu s japonským kolegou Satoru Mochidou.
Startovní výstřel, kterým je zahájen vývoj embrya, vnáší do vajíčka spermie. Průnik spermie rozkolísá uvnitř vajíčka hladiny vápníku. Bouřlivé změny v koncentraci vápníkových iontů připomínají vlnobití a mobilizují řadu enzymů. Jejich účinkem se pak vajíčko promění v embryo a donutí jej k překotnému dělení buněk. Více než deset let se zdálo, že signál v podobě vápníkového vlnobití zprostředkovává početné smečce enzymů jediná bílkovina označovaná zkráceně jako CaMKII.
Hunt s Mochidou a Onoshiho tým objevili druhou bílkovinnou molekulu, která ve vajíčku „překládá“ povely vápníkového vlnobití do řeči, na kterou slyší další enzymy. Bílkovinným klíčem odemykajícím vajíčku cestu k vývoji v embryo je enzym kalcineurin. Podobně jako CaMKII je i on povoláván do služby rozkolísanými hladinami vápníkových iontů. Jeho úlohy jsou ale opačné. Oba enzymy se vzájemně doplňují. Cestu od vajíčka k embryu nehlídá jen zámek, který se otevírá klíčem bílkoviny CaMKII. Neméně důležitý je i druhý zámek odemykaný kalcineurinem.
Jak japonský tak i britský tým pracoval s vajíčky africké žáby drápatky. Nešlo o náhodnou volbu. Žabí vajíčka měří v průměru několik milimetrů a skýtají mnohem více materiálu na biochemické analýzy než podstatně menší vajíčka savců. Sehrává kalcineurin stejně důležitou roli i u dalších obratlovců včetně člověka? Zřejmě ano. Procesy rozhodující o oplození a vývoji embrya jsou u všech obratlovců velice podobné. Proto považují oborníci objev role kalcineurinu při oplození žabích vajíček za převratný.
Důležitost procesů spojených s oplozením si často uvědomujeme až ve chvíli, kdy je jejich jemné předivo narušeno a spermie vajíčko neoplodní nebo se embryo správně nevyvíjí. Různé formy neplodnost trápí v ekonomicky rozvinutých zemích každý pátý pár. Jejich příčiny bývají velmi různorodé. Nelze vyloučit, že k nim patří i špatná funkce kalcineurinového „klíče“. Objev druhého enzymatického „startéru“ embryonálního vývoje pomůže i odborníkům v oboru biotechnologií, např. při klonování zvířat, jehož účinnost zůstává zoufale nízká a narozené klony trpí řadou neduhů.
Diskuze:
