Jens K. Skow neobjevil enzym jen tak. Objevil mechanismus, který způsobuje, že nervové buňky generují impulsy a svaly se stahují. Bez tohoto malého biologického stroje by se vaše myšlenky nemohly pohybovat z jednoho neuronu na druhý. Vaše srdce by nebilo.
Skou se narodil v Lemvigu v Dánsku 8. října 1918. Zemřel v Aarhusu 28. května 2018. Většinu svého života byl biofyzikem a vyučoval na Aarhuské univerzitě. Ale jeho odkaz spočívá na jednom monumentálním průlomu: objevu sodno-draselné ATPázy (Na+-K+ ATPáza).
Tento objev mu vynesl v roce 1997 Nobelovu cenu za chemii. O tuto čest se podělil s Paulem D. Boyerem a Johnem E. Walkerem. Pokud však jiní výzkumníci popsali princip fungování ATP, Skou identifikoval samotné čerpadlo, které tento proces pohání.
Od nervů po krabí membrány
Skou studoval medicínu na univerzitě v Kodani. Doktorát získal na Aarhuské univerzitě v roce 1954. Jeho výzkum nepřišel z ničeho nic. Čerpali z díla sira Alana Hodgkina a Richarda Keynese.
Tito angličtí vědci pozorovali pohyb sodíku a draslíku nervovými buňkami. Všimli si něčeho zvláštního. Když neuron vypustil impuls, ionty sodíku se vrhly dovnitř. Aby byla buňka připravena na další signál, musely být tyto ionty vytlačeny zpět.
Nebyl to pasivní proces. Šel proti přirozenému proudu. Koncentrace sodíku byla vyšší vně buňky než uvnitř. Přesunutí zpět dovnitř vzalo energii. Konkrétně jde o energii adenosintrifosfátu (ATP).
Skow tento výzkum prohloubil. Koncem 50. let přišel s radikálním nápadem. Enzym je zodpovědný za pohyb molekul přes buněčnou membránu. Membrána není jen bariéra. Toto je aktivní transportér.
Tuto teorii otestoval pomocí membrán nervových buněk z krabů. Krabi byli vybráni pro jejich velké a dostupné nervy. Výsledky byly nezvratné. Izoloval enzym, který je nyní známý jako Na+-K+ ATPáza.
Jak přesně čerpadlo funguje?
Tento enzym se nachází v plazmatické membráně živočišných buněk. Působí jako přísný strážce brány.
Aktivuje se při zjištění určitých podmínek. Externí draslík to spouští. Energii mu dodává vnitřní sodík. Jakmile je zapnutý, prochází nemilosrdnou smyčkou:
- Odčerpává sodík z buňky.
- Vtahuje draslík do buňky.
Tato výměna udržuje kritickou rovnováhu. Uvnitř buňky zůstává koncentrace draslíku vysoká a sodíku zůstává nízká. Venku je situace opačná. Tento gradient není volitelný. Je to nutné k životu.
Enzym odčerpává sodík z buňky a vtahuje draslík dovnitř, čímž udržuje vysokou intracelulární koncentraci draslíku a nízkou koncentraci sodíku ve srovnání s okolním vnějším prostředím.
Skowovy objevy nejen vysvětlily povahu nervových signálů. Identifikovali základní třídu biologických strojů. Ostatní enzymy fungovaly podobným způsobem. Mezi ně patřily iontové pumpy, které řídí svalovou kontrakci.
Proč je to pro vás důležité?
Možná se ptáte, proč jsou krabí nervy pro člověka důležité. Záleží na nich, protože biologie je konzervativní. Sodíkovo-draslíková pumpa ve vašem mozku funguje přesně jako ta, kterou Skow studoval u krabů
