Snad každý občas nastydne, má rýmu a bolí ho v krku. Běžné nachlazení mohou způsobit desítky virů, nejčastěji je to ale rhinovirus, jehož atomární strukturu popsal v roce 1985 biofyzik Michael G. Rossmann.
Vědec, který své první výpočty struktur organických molekul dělal ručně, představil historii strukturní virologie na přednášce, kterou měl v březnu v rámci cyklu Mendel Lectures na Masarykově univerzitě v Brně. „Chceme-li porozumět tomu, jak věci fungují, musíme se podívat, z čeho se skládají. Když rozeberete motor auta a potom jej zase složíte, přijdete na to, jak pracuje,“ vysvětlil svůj zájem o to, jak vlastně viry vypadají.
K jeho zájmu o virologii ale vedla dlouhá cesta. Rossmann pochází z Německa, odkud však odešel už v devíti letech. Jeho matka totiž byla židovského původu, a přestože on sám byl vychováván jako kvaker, což je náboženské hnutí vycházející z křesťanství, neměl to jako dítě v německém prostředí jednoduché. „Poslali mě proto do internátní školy v Nizozemsku. V létě roku 1939 jsme pak emigrovali do Velké Británie a po prázdninách už jsem se nemohl do školy vrátit, protože vypukla válka,“ zavzpomínal.
Začal se tedy učit anglicky a samozřejmě chodit do školy. O vědu se zajímal už ve dvanácti letech, a tak na University of London vystudoval matematiku a fyziku. Po studiích se roku 1953 přestěhoval do Glasgow a na tamní technice vyučoval fyziku. „Nebyl jsem ale příliš spokojený s tím, co jsem dělal, nebo spíš nedělal. Chtěl jsem totiž dál studovat a hlavně se věnovat výzkumu,“ uvedl Rossmann, který kvůli tomu kontaktoval Kathleen Lonsdale, významnou irskou vědkyni.
Lonsdale byla první ženou zvolenou do britské Královské společnosti, tedy obdoby akademie věd. Zabývala se krystalografií, vědou, jež za pomoci rentgenových paprsků studuje strukturu krystalických látek. Rossmanna sice Lonsdale za studenta přijala, ale protože nedostal stipendium, nemohl za ní do Londýna odejít.
„Když jsem čekal na rozhodnutí o stipendiu, studoval jsem literaturu věnující se krystalografii a mimo jiné zjistil, že přímo v Glasgow působí další významná kapacita v tomto oboru, profesor Robertson. Začal jsem tedy studovat u něj a zároveň jsem mohl dál pracovat jako učitel,“ popsal biofyzik své vědecké začátky. První struktury, které zkoumal, byly aromatické uhlovodíky a především dílky chemických vazeb v nich.
Za původcem nachlazení
Později se Rossmann dostal na univerzitu v Cambridge, do týmu budoucího nositele Nobelovy ceny za chemii Maxe Perutze. Ten se zajímal o strukturu bílkovin, myoglobinu a hemoglobinu, který je součástí červených krvinek a zajišťuje přenos kyslíku do tkání. „Tento výzkum mi vlastně vnukl myšlenku, zda se dá poznat i struktura virů,“ podotkl Rossmann.
O jejich podobě už spekulovali objevitelé struktury DNA James Watson a Francis Crick. Domnívali se, že se tyto nebuněčné organismy skládají z identických podjednotek a jsou svým způsobem symetrické. „To se v podstatě potvrdilo u hemoglobinu, u kterého jsme zjistili, že se skládá ze čtyř polypeptidových řetězců a jeho uspořádání je symetrické,“ uvedl biofyzik, který na čas strávený v Cambridge rád vzpomíná. Byla tam podle něj velmi tvůrčí a stimulující atmosféra.
Po několika letech však jeho práce na prestižní univerzitě skončila, a protože ve Velké Británii nenašel odpovídající místo, přestěhoval se do Indiany, kde na univerzitě v Purdue založil laboratoř rentgenové krystalografie. „Už když jsem tam nastupoval, chtěl jsem pracovat s viry. Ale představa, že se mi podaří nasbírat a zpracovat tak velké množství dat, byla v té době nerealistická,“ podotkl Rossmann s tím, že kapacita tehdejších počítačů na to ještě nestačila.
Rozhodl se tedy pracovat na jiných, virům podobných molekulách – dehydrogenázách. Jejich studium vedlo k mnoha novým poznatkům. Charakterizoval jako první například strukturu, která umožňuje proteinům vázat nukleotidy, a nyní proto nese jeho jméno.
Práce na hydrogenázách mu navíc pomohla získat dostatečné zdroje, aby se mohl konečně pustit do výzkumu virů. „Začali jsme pracovat s rostlinnými viry. Byly pro nás snadněji dosažitelné, protože Purdue je plné skleníků, kde jsme mohli pěstovat rostliny a získat dostatek materiálu pro studium,“ uvedl Rossmann.
Z rostlinných virů Rossmann a jeho tým záhy přešli na studium virů lidských. Vybral si ty nejmenší, takzvané pikornaviry. „Po šesti letech práce jsme byli schopní popsat strukturu viru, který způsobuje nachlazení,“ řekl biofyzik a zdůraznil, že díky tomu mohli vědci odhalit i to, jak viry útočí na buňky nebo jak se proti nim dá bojovat. Podílel se například i na vývoji léku proti nachlazení. Přestože odborníci substanci likvidující dané viry našli, kvůli vedlejším účinkům nebyl prodej léku povolen.
Viry místo antibiotik?
Na světě existují tisíce známých virů s různorodou stavbou. „Nové viry se tvoří uvnitř hostitelské buňky nedozrálé a nejsou vlastně ani infekční, zničily by totiž svého hostitele. Opouštějí ji až po určitém čase, kdy jsou dostatečně přizpůsobené tomu, aby mohly napadat další buňky, a tak se množit,“ popsal vývoj viru Michael G. Rossmann.
Některé z nich jsou obalené membránou. Mezi ně patří například virus chřipky, horečky dengue, nebo zika virus. Jejich obal však omezuje možnosti studovat strukturu jen za pomoci krystalografie. Odborníci proto využívají elektronovou mikroskopii. „Studovat viry je dnes mnohem jednodušší, než když jsem začínal. Máme k dispozici nejmodernější mikroskopy i výpočetní techniku. Když jsem přišel na univerzitu v Purdue, byl jsem tam jediný strukturní biolog, dnes už máme vlastní budovu,“ poznamenal s úsměvem Rossmann.
Bohatá vědecká kariéra dnes šestaosmdesátiletého muže stále pokračuje. Pořád působí na univerzitě v Purdue a zkoumá například viry, které jsou schopné napadat bakterie. Ty mají velký potenciál nejen jako možná náhrada antibiotik, vůči nimž jsou bakterie stále odolnější, ale možná také jako cílená terapie při boji s rakovinnými buňkami.
