 |
|
Az emésztőgombákkal kapcsolatos felfedezéseket a bostoni Harvard Egyetemen működő Dana-Farber Rákkutató Intézet (DFCI) kutatói produkálták. Tavaly, az először a Nature című tudományos szaklap internetes változatán megjelent írásukban arról írtak, hogy a több fehérjét összekötő, kapocsként (hub-ként) funkcionáló fehérjéket általában két nagy csoportra lehet osztani: olyanokra, melyek egyszerre lépnek érintkezésbe az összes fehérjével és olyanokra, melyek különböző időben vagy helyen kötik össze magukat a többi proteinnel. A tudósok az előbbi fajtát "party"-huboknak, utóbbit pedig "találka"-huboknak nevezték el.
 |
| A plasmodium falciparum nevű parazita fehérjéinek kölcsönhatásait megjelenítő interaktóm (Forrás: UW) |
A kutatás az élesztőgomba-fehérjék közötti kölcsönhatás térképéből indult ki, melyet interaktómnak (interactome) nevez a szaknyelv. Ez körülbelül úgy néz ki, mintha egy labda apró részekre szakadt volna szét. A kutató számára az ilyen térkép azért előnyös, mivel összetetten, kompozit módon jeleníti meg a proteinek kapcsolatait. Hibája, hogy nem képes sem a kapcsolatok gyakoriságát, sem pedig az egyes kapcsolatok egyidejűségét megmutatni. Márpedig ebben az esetben arra van szükség, hogy a kutatók dinamikus folyamatként tudják kezelni a proteinek tevékenységeit.
A kutatók ezért számítógépeikbe táplálták az emésztőgombák fehérjéiről felgyülemlett információikat, és ezáltal lehetővé vált a interaktómoknál dinamikusabb, digitális szimulációkat létrehozniuk. Ezekkel a szimulációkkal a hub-fehérjéket kezdték vizsgálni, melyek a molekoláris világ "minden lében kanáljai", örökmozgói, melyek az átlagosnál több fehérjével kerülnek kapcsolatba. A tudósok azt feltételezik, hogy a rák (és más genetikai betegségek) kialakulásáért egyes rendellenesen működő, különösen aktív hub-fehérjék a felelősek.
| A hálózatkutatás önmagát Leonhard Euler német matematikusra vezeti vissza, aki 1736-ban először alkalmazott gráfot - a hálózat matematikai megfelelőjét - a königsbergi hidak problémájának megoldásánál. (A hálózatkutatásról bővebben itt olvashat.) |
A Harvard biológusai hub- és nem-hub-fehérjéket távolítottak el a sejtből és azt vizsgálták, ez milyen hatással van a sejt életére. Kimutatták, hogy a hub-fehérjék hiányával háromszor akkora az esély a hálózat felbomlására - esetükben az emésztőgomba-sejt elpusztulására -, mint a kevesebb kapcsolatban részt vevő proteinek esetében. A vizsgálatot az amerikai Notre Dame Egyetemen kutató magyar fizikus professzor, Barabási Albert-László felfedezései "ihlették", aki hálózatok számítógépes modellezésével jött rá arra, hogy a hubok, a csomópontok kiesése lényegesebben nagyobb veszélyt jelent, mint a nem-hubok sérülése. (Barabási Albert-László október 10-én tart előadást a Mindentudás Egyetemén.) A biológusok vizsgálatainak eredményei egyértelműen alátámasztották a Barabási-féle elveket és bebizonyosodott, hogy a hub-fehérjéknek fontosabb, nagyobb szerepe van a sejt egészsége szempontjából. Másként megfogalmazva, a sejtek sokkal érzékenyebbek a hub-fehérjéket ért "támadásokra". "Világosan látszik, hogy a hubok eltávolítása miatt bekövetkező sejtromlás nagyobb. Olyan ez, mintha egy város főútját lezárnánk és arra kényszerítenénk az autósokat, hogy egy hosszú kerülőúton keresztül jussanak el úticéljukhoz" - próbálja egy egyszerű hasonlattal megjeleníteni a hub-fehérjék szerepét Marc Vidal, a vizsgálatok egyik vezetője, aki Dzsing-Dong Hannal együtt vezette a DFCI kutatást.
Ráadásul az adatok vizsgálata alapján az is kiderült, hogy a hub-fehérjéket is két részre lehet osztani, a már említett party-hubokra és a találka-hubokra. Ennek alapján további elemzéseket végeztek és kiderült, hogy a party-hubok eltávolítása nem volt nagy hatással a sejt kapcsolati rendszerére. Ha azonban egy találka-hubot vettek ki a sejtből, a fehérjék közötti kapcsolatok hosszai lényegesen megnőttek, tehát egy-egy információnak a kerülőutakon keresztül sokkal nagyobb utat kellett bejárnia a csomópontok között. Arra is fény derült, hogy a találka-hubok elsősorban a sejt speciális biológiai funkcióit ellátó egységeiben működnek és feladatuk a kapcsolattartás, tehát a különböző egységek közötti kommunikációért felelősek.
"Felfedezésünk választ ad arra a kulcskérdésre, hogy az élesztőgomba sejtjei hogyan szervezik feladataikat és szaporodásukat. Ezek az ismeretek pedig lényegesek lehetnek például a rákellenes gyógyszerek felfedezéséhez" - mutat rá az eredmény lényegére Marc Vidal. Azonban tanulmányuk végén a Harvard biológusai arra is felhívták a figyelmet, hogy az általuk észlelt hubok közti különbség és elsősorban a találka-hubok kiemelten fontos szerepe más hálózattal kapcsolatos kutatásokban is előrelépést jelenthet. Vidal említ is egy példát. "Ha a World Wide Webet nézzük, a honlapok egyértelműen party-hubok, mivel olyan linkekkel rendelkeznek, melyek saját belső oldalaira mutatnak. A találka-hubot pedig a "kapcsolódó linkek" típusú ikon jelenti, mely lehetőséget biztosít az embernek arra, hogy egyik honlapról a másikra ugorjon."
Forrás: Dana-Farber Cancer Institute |
 |
|
|
