DUŠAN RAČKO sa stal laureátom Ceny SAV 2025 za interdisciplinárny výskum DNA s použitím pokročilých metód modelovania, ktorého výsledky boli prezentované v dvoch prácach zverejnených v časopisoch databázy Nature Index, a za vytvorenie elastického modelu DNA, na ktorý bola podaná medzinárodná PCT patentová prihláška.
DNA skúmate ako fyzikálny a chemický objekt, pričom využívate počítačové simulácie a modelovanie. Ako sa molekula DNA správa v priestore?
Hoci si DNA často predstavujeme ako pravidelnú dvojzávitnicu z učebníc biológie, v skutočnosti je to veľmi dynamická molekula. Neustále sa pohybuje, ohýba, skrúca a prispôsobuje svoj tvar prostrediu, v ktorom sa nachádza. Tieto mechanické vlastnosti sú pritom pre jej fungovanie rovnako dôležité ako genetická informácia, ktorú nesie.
Pre fyzika je DNA fascinujúcim objektom. Je to mimoriadne dlhá molekula, ktorá sa musí zmestiť do priestoru bunky tisíckrát menšieho, než je jej natiahnutá dĺžka. Preto vytvára slučky, supervinuté štruktúry a ďalšie priestorové usporiadania, ktoré ovplyvňujú fungovanie buniek.
Pomocou počítačových simulácií dokážeme sledovať správanie DNA od úrovne jednotlivých atómov až po celé chromozómy. Simulácie nám umožňujú pozorovať deje, ktoré experimentálne metódy často nedokážu zachytiť priamo. Práve spojením fyziky, chémie, biológie a informatiky sa snažíme lepšie porozumieť tomu, ako DNA funguje ako nositeľ genetickej informácie aj ako mechanický objekt.
Aké nové zistenia nám prináša váš výskum, ktorého výsledkom je elastický model DNA, a ako si môžeme tento model predstaviť?
Počas vývoja počítačových modelov DNA sme si uvedomili zaujímavý paradox. Dnes vieme pomocou simulácií veľmi presne opísať správanie molekuly DNA, no keď chceme tieto princípy vysvetliť študentom alebo širokej verejnosti, často si pomáhame obyčajnou hadicou či lanom. Zdalo sa nám, že by to malo ísť urobiť lepšie.
Na Ústave polymérov SAV sme preto vytvorili elastický model DNA, ktorý nie je len zmenšeninou dvojzávitnice. Snažili sme sa preniesť doň aj mechanické vlastnosti skutočnej molekuly. Model sa dá ohýbať, skrúcať a vytvárať z neho priestorové štruktúry podobne ako pri skutočnej DNA. Vznikol na základe poznatkov získaných počas dlhoročného vývoja počítačových modelov a simulácií.
Veríme, že takýto model môže pomôcť študentom, učiteľom aj širokej verejnosti lepšie pochopiť, že DNA nie je len nositeľom genetickej informácie, ale aj pozoruhodný fyzikálny objekt, ktorého mechanické vlastnosti zohrávajú dôležitú úlohu v živých organizmoch.
Stanislava Longauerová
Foto: Martin Bystriansky
Časopis Akadémia 4/2026