Publikace v Chemical Reviews
12. 1. 2012
Pracovníci našeho ústavu E. Paleček a M. Bartošík publikovali přehled o elektrochemii nukleových kyselin.
V těchto dnech se objevila na internetu korektura práce Emila Palečka a Martina Bartošíka s názvem Electrochemistry of nucleic acids, která vychází v Chemical Reviews (DOI: 10.1021/cr200303p; > 900 citací). Tento prestižní časopis (IF 33,036) publikuje přehledy z různých oblastí chemie a biochemie po dohodě s korespondenčním autorem. Výše uvedená práce představuje elektrochemii nukleových kyselin jako kvetoucí oblast vědy (v posledních letech >700 publikací/rok), zabývající se interakcemi DNA, RNA a jejich analogů a mimetik s elektricky nabitými povrchy. Tyto interakce zahrnují zejména uspořádání nanovrstev nukleových kyselin (NK) na površích a přenos elektronů mezi NK a elektrodami. Jejich výzkum nachází praktické uplatnění při analýze NK, včetně zjišťování sekvencí nukleotidů a poškození DNA.
Proč byl k napsání tohoto článku vyzván právě pracovník BFÚ? Odpověď je poměrně jednoduchá. Elektrochemie NK vznikla před více než 50 lety na BFÚ v laboratoři E. Palečka (EP), která, po dobu asi 10 let, byla jedinou laboratoří na světě zabývající se elektroredukcí a elektrooxidací DNA a RNA. V r. 1960 publikoval EP článek v časopise Nature (1) ve kterém ukázal, že DNA může přijímat nebo odevzdávat elektrony při svých interakcích s elektrodami a že elektrochemické signály reflektují změny ve struktuře DNA. V témže roce bylo podle Web of Science publikováno 266 prací o DNA (DNA OR deoxyribonucleic acid). Co do počtu získaných citací se mezi těmito 266 články práce EP umístila na 17. místě. V posledních 5 letech je však mezi těmito pracemi nejcitovanější, což svědčí o aktuálnosti této práce i po více jak 50 letech.
Po několik desetiletí byla laboratoř EP místem, kde byly učiněny důležité objevy nezbytné pro současný rozvoj výzkumu NK (Tabulka 1). Během prvních 30 let byl na BFÚ vykonán obrovský kus práce, na kterém se podílela řada spolupracovníků EP, jako např. B. Janík, V Vetterl, V. Brabec, E. Lukášová, M. Vorlíčková, J. Boháček, M. Vojtíšková, I. Postbieglová, a po roce 1980 i samostatná laboratoř V. Brabce s jeho spolupracovníky.
V r. 1967 EP založil oddělení zabývající se elektrochemií NK. Po roce 1969 byl na pokyn Městského výboru KSČ zbaven své funkce. V r. 1976 získal Státní cenu za výzkum DNA a jeho funkce mu byla vrácena zpět. V roce 2005 se své funkce vzdal vzhledem k svému věku. Od r. 2005 vede oddělení jeho dřívější student, doc. M. Fojta, a toto oddělení nadále úspěšně rozvíjí elektrochemii NK. E. Paleček pokračuje ve své práci s malou výzkumnou skupinou, která se zabývá především elektrochemií bílkovin. M. Bartošík, který je od r. 2007 PhD studentem EP, pracoval 5 měsíců v laboratoři prof. J. Wanga na UCSD, La Jolla. Až dosud publikoval 8 prací s průměrným IF 7,37. Po ukončení svého studia přejde na MOÚ v Brně.
Důležité objevy učiněné během prvních tří desetiletí (1958-1988) elektrochemie nukleových kyselin
(rok, nález, citace)
1958 DNA, RNA a volné base jsou elektroaktivní 2, 3
1960 -1961 Elektrochemické (redukční a oxidační) signály DNA připsány jednotlivým bazím. Aplikace oscilografické polarografie (OP) pro testování změn ve struktuře DNA 1, 4
1961 Adsorpce DNA na rtuťové elektrodě 5,6
1962 – 1966 Elektrochemické studie denaturace, premelting a hybridizace DNA; důkaz ssDNA ve vzorcích dsDNA; vliv nukleotidových sekvencí na signály dsDNA 7-12
1966 Aplikace DPP k analýze ss a dsDNA 7,12
1967 Detekce poškození DNA 12,13
1967 Interakce DNA s nízkomolekulárními sloučeninami 14-16
1974 Rozvinutí (unwinding) struktury DNA na povrchu na elektricky nabitém povrchu 17,18
1976 Polymorfie struktury dsDNA 19
1978 Zavedení pevných elektrod do analýzy NA 20
1980 Detekce bazí pomocí katodické rozpouštěcí voltametrie na nanomolární úrovni 21,22
1981 – 1983 Zavedení kovalentně vázaných elektroaktivních značek do DNA 23,24
1986 – 1988 Přenosová adsorpční rozpouštěcí voltametrie – DNA-modifikované elektrody 25,26 
Obr. 1.Počet článků na téma Electrochemie nukleových kyselin mezi lety 1958 a 2009. Graf byl získán z Web of Science po zadání (a) tématu (Topic): (polarograph* AND DNA) OR (electrochem* AND DNA) OR (electrochem* AND 'nucleic acid*') a publikačních let (Years published): 1958-2010. Mezi léty 1949-1957 byl nalezen pouze jediný článek, který tvrdil, že nukleové kyseliny jsou elektrochemicky neaktivní. Mezi roky 1958 a 1987 byl počet publikací upraven vynecháním nerelevantních článků a přidáním článků od autorů Berg H., Miller I. R., Nűrnberg H.W., Paleček E. a Reynaud J., kteří významně přispěli k rozvoji oblasti v daném období. Od r. 1988 se už počet článků nijak neupravoval.
(1) Palecek, E. Nature 1960, 188, 656.
(2) Palecek, E. Naturwiss. 1958, 45, 186.
(3) Palecek, E. Collect. Czech. Chem. Commun. 1960, 25, 2283.
(4) Palecek, E. Biochim. Biophys. Acta 1961, 51, 1.
(5) Miller, I. R. J. Mol. Biol. 1961, 3, 229.
(6) Miller, I. R. J. Mol. Biol. 1961, 3, 357.
(7) Palecek, E.; Frary, B. D. Arch. Biochem. Biophys. 1966, 115, 431.
(8) Palecek, E. J. Mol. Biol. 1965, 11, 839.
(9) Palecek, E. Coll. Czech. Chem. Commun. 1966, 31, 2360.
(10) Palecek, E. J. Mol. Biol. 1966, 20, 263.
(11) Palecek, E. Abhandl. Deut. Akad. Wiss. Berlin 1964, 1, 270.
(12) Palecek, E. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 1969, 9, 31.
(13) Palecek, E. Biochim. Biophys. Acta 1967, 145, 410.
(14) Berg, H. In Topics Bioelectrochem. Bioenerg.; Milazzo, G., Ed; J. Wiley and Sons: London, 1976; Vol. 1; p 39.
(15) Simons, M. J. Trans. Faraday Soc. 1968, 64, 727.
(16) Hillson, P. J. J. Soc. Dyers Colour. 1967, 83, 186.
(17) Palecek, E. Coll. Czech. Chem. Commun. 1974, 39, 3449.
(18) Valenta, P.; Nürnberg, H. W. Biophys. Struct. Mech. 1974, 1, 17.
(19) Palecek, E. Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol. 1976, 18, 151.
(20) Brabec, V.; Dryhurst, G. J. Electroanal. Chem. 1978, 91, 219.
(21) Palecek, E. Anal. Biochem. 1980, 108, 129.
(22) Palecek, E. Anal. Lett. Pt. B 1980, 13, 331.
(23) Lukasova, E.; Jelen, F.; Palecek, E. Gen. Physiol. Biophys. 1982, 1, 53.
(24) Palecek, E.; Hung, M. A. Anal. Biochem. 1983, 132, 236.
(25) Palecek, E.; Postbieglova, I. J. Electroanal. Chem. 1986, 214, 359.
(26) Palecek, E. Anal. Biochem. 1988, 170, 421.