Představte si, že chcete postavit funkční autíčko z LEGA. V dnešní době máte k dispozici celou velkou krabici dvacet různých typů kostiček. Rovné díly, oblouky, kolečka, okýnka, speciální spojky. Přesně tak fungují i proteiny v našem těle: skládají se z dvaceti různých stavebních kamenů zvaných aminokyseliny přičemž každý typ má svůj tvar a svou roli.

Teď ale přichází představa, že jste malé dítě a pod stromečkem najdete úplně první, jednoduché LEGO. V té krabičce je jen deset typů kostiček, žádná kolečka, žádná okýnka, jen základní tvary. Dokázali byste z toho přesto postavit autíčko, které pojede a bude držet pohromadě?

Přesně v takové situaci byl život na Zemi před miliardami let. Plná sada dvaceti aminokyselin tehdy ještě neexistovala – podle současných hypotéz měla příroda k dispozici jen asi deset různých aminokyselin. A přesto z nich musely nějak vzniknout první proteiny, první molekulární stroje, ze kterých se postupně rozvinul veškerý život na planetě.

Výzkum Karla Půbala ale šel ještě dál: co kdyby byla ta krabička ještě chudší? Pomocí počítačů a umělé inteligence byly navrženy tři de novo proteiny, skládající se ze 100 kostiček“, ale pouze z osmi, šesti nebo čtyř různých dílků. Tyto proteiny byly pak skutečně vyrobeny v laboratoři, v bakteriích, které posloužily jako miniaturní továrny, a pečlivě se ověřovalo, zda se dokážou složit do stabilního trojrozměrného tvaru.

Výsledky byly jasné. Protein z osmi aminokyselin se podařilo úspěšně sestavit a potvrdit, že se skládá do očekávaného prostorového tvaru a za laboratorních podmínek drží pohromadě autíčko z osmi typů kostiček jezdit umí. Proteiny ze šesti a čtyř aminokyselin se sice také podařilo vyrobit, ale v tak malém množství a s takovou nestabilitou, že nebylo možné spolehlivě prokázat, zda se skládají do požadovaného tvaru.

Tento výzkum poprvé experimentálně ukázal, kde leží možná ona kritická hranice: osm typů „kostiček“ ještě stačí, čtyři nebo šest je pravděpodobně příliš málo. A když si uvědomíme, že příroda na samém začátku měla nejspíš k dispozici právě asi deset typů, dává to krásný smysl s takovou sadou byl vznik prvních funkčních proteinů reálně možný.

Tato zjištění pomáhají lépe pochopit, jak mohl život na Zemi vůbec začít. A jako bonus otevírají dveře i do budoucnosti: k navrhování zcela nových léčiv. Menší sada použitých aminokyselin omezuje chemickou rozmanitost povrchu proteinu. Takové proteiny by proto mohly být pro protilátky méně nápadné. Pokud by se tento předpoklad potvrdil, mohlo by to pomoci omezit nežádoucí imunitní reakce jeden z problémů, který dosud komplikuje vývoj jinak slibných proteinových terapií.