TudományÉlet

SztakiSzótár
Keresett kifejezés:









Jelenjen meg
ön is termékével!


A rovat hírei


Egy exobolygó meteorológiája

Képek a veszprémi elefántmentésről

A Keleti-Alpok - a hét műholdképe

A Plútó-szonda első képe a Jupiterről - a hét asztrofotója

Óriás teve maradványai Szíriában
Gyorskeresés









Eltűnt a hulladék: új korszak kezdődött a DNS megértésében
2006. október 16., hétfő, 10:47|Utolsó módosítás: 2006. október 16., hétfõ, 11:45



Titkosírás a "hulladék" DNS-ben << 2/6. oldal >>

Pellionisz András

Előadás a posztgenetikáról

Október 18-án (szerdán) 18 órakor a Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológiai Karán szemináriumot tart Dr. Pellionisz András Kaliforniában dolgozó magyar biofizikus. Minden érdeklődőt szeretettel várnak. Cím: Budapest, VIII. kerület, Práter utca 50/a. Az előadás nyelve magyar.

Nagy lehetőség

A posztgenetika - hasonlóan a kvantummechanika szerepéhez az atomfizikában - korszakalkotó kihívás az informatika számára. A genom matematikai megértése nem csak az orvostudományban, hanem a biotechnológiai, nanotechnológiai és informatikai alkalmazásokban is gyümölcsöztethető, mégpedig Magyarországon is gazdaságos szoftverfejlesztéssel.
Ajánlat
JunkDNA.com - A "hulladék" DNS-sel kapcsolatos kutatások központi honlapja


Posztgenetika (PostGenetics)


A betegségek géneken kívüli okai (PostGenetic Medicine)


FractoGene - a fraktál-megközelítés honlapja


Dr. András J. Pellionisz

Ajánlat
Ismét Budapesten a világ vezető immunológusai


Egy alapvető sejtszintű folyamat képei - kémiai Nobel-díj 2006


Gének elcsendesítése - orvosi Nobel-díj 2006


Pellionisz András jött rá, hogyan olvashatjuk el genomunk eddig olvashatatlannak hitt szövegét. 1966-ban villamosmérnökként került be Szentágothai János anatómus professzornak - a magyar agykutatás egyik legnagyobb alakjának - budapesti kutatócsoportjába. Szentágothai felismerte: az ideghálózatok mûködésének megfejtéséhez matematikus-informatikus szakemberre van szüksége, és Pellionisz elévülhetetlen érdemeket szerzett a probléma neurális hálózatokkal való megoldásában. A biológia "geometrizálására" specializálódott szakember érdeklõdése az utóbbi idõszakban fordult a genomban tárolt információk elemzése felé, amelynek eredményeképpen egy új, eddig láthatatlan jelentésréteg tárult fel elõttünk a DNS-ben.

Hogyan olvassuk a genomot?

Meglepő oka van, miért nem gondoltuk sokáig, hogy teljes örökítőanyagunk 98,7 százaléka létfontosságú információkat rejthet. Amikor a kutatók megpróbálták "elolvasni" e géneken kívüli szöveget, nem találtak benne semmilyen értelmet. Ma már tudjuk, hagyományos módszerrel nem is találhattak volna értelmes információt. Mostanra kiderült: a sokáig "hulladék genomnak" vélt tartományt egészen máshogy kell olvasni, mint a fehérjekódoló géneket tartalmazó szakaszokat. Más nyelven van írva, egészen más elv alapján tárolja az információt, mint a fehérjerecepteket kódoló gének.

Teljes genomunk egy több mint hárommilliárd "betűből" álló szöveg, amelyet a kromoszómáinkba csomagolt DNS-molekulákban tárolunk. A szöveg tehát kémiailag van beleírva DNS-ünkbe, a "betűk" valójában szerves bázisok. Az információt négyféle szerves bázis sorrendje rögzíti, más szóval a genom "szövege" négy "betűből" épül föl. Ez a négy betű a szerves bázisok neveinek kezdőbetűje alapján: A, C, G és T.

A fehérjekódoló gének olyan szakaszok a genomban, amelyek "betűsorrendje" (szekvenciája) egy receptet ír le valamilyen fehérje előállításához. A sejt a fehérjéket kisebb molekuláris egységekből, aminosavakból építi föl. Ismerve a recept leírásához használt kódot (a genetikai kódot) a génből kiolvashatjuk, milyen szerkezetű fehérje elkészítéséhez ad útmutatást.

Ha elolvassuk egy gén fehérjereceptjét, lineárisan, az elejétől a végéig folyamatosan kell olvasnunk, pont úgy, mint ahogy az Olvasó például ezen a szövegen is balról jobbra halad a szemével. Hiszen a sejtek fehérjegyártó komplexei, a riboszómák is lineárisan olvassák el a génekről készült RNS-átiratokat, az RNS-átiratok pedig szintén lineárisan készülnek a gének DNS-szekvenciáiról.

E lineáris nyelv azonban, úgy tűnik, csak a fehérjekódoló gének "szövegére" jellemző, s ezek a szekvenciák olyan ritkán helyezkednek el a genomban, mint tű a szénakazalban. Nem csoda, hogy ezeket sikerült először megértenünk, hiszen észjárásunknak ez a kódolás a legtermészetesebb, mi is e szisztéma szerint írunk-olvasunk.

A titok nyitja: a fraktálok

Márpedig nem csak a gének, hanem a "hulladék" DNS is rejt fontos információkat, csak ezt más módszerrel lehet kiolvasni. Ahogy Pellionisz mondja: a gének mellett meghatározó a helytelenül hulladéknak nevezett, géneket nem kódoló DNS, sőt szerinte az itt lévő információk jelentik az igazi szabályozó "tervrajzot" azoknak az alapanyagoknak (fehérjéknek) az összerakásához, amelyeket a gének kódolnak.

Pellionisz kutatásai során kiderült: a genomnak egy határozott belső matematikája, geometriája van - méghozzá a természetben oly gyakori fraktálgeometria. A fraktálok különleges matematikai alakzatok, amelyeknek jellemző tulajdonsága az "önhasonlóság". Egy apróbb részletüket fölnagyítva az egész alakzathoz hasonló struktúrát kapunk. Ezért az elméleti módszerekkel létrehozott fraktálok belső komplexitása végtelen, de a mindennapi életben is számos ilyen alakzat vesz minket körül. Fraktálszerű például a villámok mintázata, a fák lombkoronája, a levelek erezete, a karfiol és a brokkoli felülete, a testünkben szerteágazó érhálózat, sőt még a baktériumtelepek növekedése is megérthető a fraktálgeometria módszereivel. A természet azért használja a fraktál-alakzatokat, mert ez egy kitűnő módszer az információ tömörítésére - magyarázta a magyar biofizikus. Ebből a szempontból nem csoda, hogy a genom, amely az öröklődő információ tárolásáért felelős, szintén fraktálszerűen rendeződik.

Pellionisz és munkatársai megfejtették a titkosírást. Fraktál-algoritmusok segítségével eddig ismeretlen fraktál-elemeket és fraktál-halmazokat azonosítottak a DNS-ben. Olyan önhasonló, ismétlődő részeket találtak a genomban, "mintázatokat a mintázatokban", amelyek a fraktálkódolást használva rejtik magukban a génszabályozáshoz fontos információt. Ha valaki lineárisan olvassa a genomot, nem veszi észre ezeket a szekvenciákat.

Génszekvenciák tükörképei, piknonok

A genom új módszerrel való olvasása során olyan "szövegrészletekre" bukkanhatunk, amelyek rendkívül fontosak lehetnek a fehérjekódoló gének szabályozásában. Mint szó volt róla, örökítő állományunk egy több mint hárommilliárd betűből álló "szöveg", amelyet az A, C, G és T "betűk" egymásutánja alkot. Ha e kémiai nyelven írt "szöveg" egy vele ellentétes (komplementer) szövegrészlettel találkozik, képesek egymással párhuzamosan összekapcsolódni. Ezt nevezik komplementer bázispárosodásnak. Az A-betűnek a T, a C betűnek pedig a G a párja. (Például az "ATTCGT" szövegrészlet komplementere a "TAAGCA" szövegrészlet, ezért az ilyen szerves bázisokat tartalmazó DNS-szálak kötődni tudnának egymáshoz.)

Az emberi DNS-ben a legalább 40-szer előforduló, legalább 16 nukleotid hosszúságú szakaszokat piknonoknak nevezte el az IBM Watson Centerben dolgozó Isodore Rigoutsos. Érdekes módon a "hulladék" DNS területére eső képviselőik egy része olyan szekvenciákat rejt, amelyek éppen komplementerei bizonyos fehérjekódoló génekben lévő szekvenciáknak. Ez teszi lehetővé, hogy a róluk készült RNS-átiratok is pontos tükörképei legyenek a génekről készült RNS-átiratoknak. Ennek következtében e speciális rövid RNS-darabok képesek elcsendesíteni bizonyos gének működését. Emiatt a "hulladék" DNS-ről származó parányi RNS-eknek kulcsfontosságú szerepe van a génműködés szabályozásában (lásd cikkünk következő részében).

Nem a gének teszik az embert

Bár a "hulladék" DNS olvasása elsőre kissé komplikáltnak tűnik, a titkosírást feltörő biofizikus szerint a fraktálok matematikája szerencsére nem túl bonyolult. Pellionisz úgy véli, hogy a posztgenetika Magyarországra van kitalálva, mert mindenekelőtt informatikai hátteret igényel, ami nagyságrendekkel gazdaságosabb, mint a kísérletes biológiai munka. Meg kell fontolni, nem lenne-e érdemes ide koncentrálni a kutatási erőforrásainkat, hiszen jelen pillanatban előbbre tartunk, mint a nyugati országok - mondta a kutató, arra figyelmeztetve, hogy ez a lehetőség nem lesz sokáig nyitva előttünk. Eredmények egyébként máris vannak: például Szalai Csaba és kollegái (MTA Immungenomikai Kutatócsoport) Pellionisz segítségével fraktálgeometriai jellegzetességeket találtak az asztmára hajlamosító genetikai eltéréseket tartalmazó egyik kromoszómarégióban.

A géneken kívüli DNS-nek fontos evolúciós szerepe is lehet. Igen érdekes új információ például, hogy míg a csimpánz és az ember génjei között csak 0,1%-nyi a különbség, addig a géneket nem tartalmazó szakaszokban ez már negyvenszeres, 4%. Nyilvánvaló, hogy e többletként jelenlévő 4%-ban vannak azok a fontos információk, amelyek emberré tesznek bennünket, hiszen a gének által kódolt "alapanyagok" gyakorlatilag megegyeznek. Elmondható, hogy minél magasabb szerveződési szinten áll egy élőlény, annál több benne a fehérjét nem kódoló DNS, azaz egyre bonyolultabb a "tervrajza".

A géneken kívüli DNS vizsgálata egyébként nagyon is praktikus kérdés - mondta Pellionisz. Kiderült ugyanis, hogy a géneken kívüli DNS hibái sok betegség esetében alapvető jelentőségűek. Több ezer betegség megismerésének és gyógyításának kulcsa nem a génekben, hanem itt található. A kutató a gazdasági hasznosíthatóságot is hangsúlyozza: a fraktál-megközelítéssel egy baktériumban talált olyan szerkezeteket, amelyekre alapozva olcsó hidrogént lehet majd termeltetni.

Az érdeklődő a következő részben a betegségek és a "hulladék" DNS izgalmas kapcsolatáról olvashat - lineárisan.


<< előző oldal 2/6 következő oldal >>

1. Új tudomány született

2. Titkosírás a "hulladék" DNS-ben

3. Új remény a betegségek elleni harcban

4. A génszabályozás karmesterei: a mikroRNS-ek

5. Ezerarcú szatellit-DNS-ek

6. Összefoglalás




Írjon nekünk! Médiaajánlat Impresszum Adatvédelem!

Iratkozzon fel RSS-hírcsatornáinkra!



[origo] legfrissebb

Boltokba kerülhet a botrányjáték
Hozzáférhető az EU jövedékiadó-adatbázisa
Capello nem foglalkozik a Ronaldo-sárgával
Aki megalapította Izraelt: 120 éve született David Ben Gurion
Egy exobolygó meteorológiája



Időjárás

Hőmérséklet:
min: -3 , 3 °C
max: 11 , 15 °C

Szikrázó napsütés
tovább


hirdetés


A jövő zenéje - Contessa


Új űrhajó

A NASA következő generációs űrhajóját Orion névre keresztelték. Ez váltja fel majd a jelenlegi űrrepülőgépeket.

Tetszik Önnek ez a név?

Igen
Nem
Elmegy

A szavazás állása



Fórum

MAGYAR MÚLTKUTATÁS
Furfangos kérdések :)
Hol állitsuk fel,a HOLOKAUSZT méltó EMLÉKMÜVÉT?
ÉBRESZTŐ!
Környezetpusztít ás mindennap, környezetvédelem néha napján


TIPP


génterápia


agyvérzés


allergia


LINKCENTRUM


szex


férfiaknak


nőknek


HETI TOPLISTA


Halle Berry


Dobó Kata


Dukai Regina


Most keresik a többiek!