MTA Szegedi Biológiai Központ

Enzimológiai Intézet

  

Az MTA SZBK Enzimológiai Intézetének Funkcionális genomikai kutatócsoportja a bioinformatika, funkcionális genomika és a genomevolúció kutatás területén a nemzetközi élvonalhoz tartozik. A fehérjék és gének összehasonlító vizsgálatára érzékeny bioinformatikai módszereket dolgoztak ki, melyek segítségével hatékonyan lehet géneket azonosítani, távoli homológiákat detektálni, a homológok szerkezetét és funkcióját megjósolni. Az általuk kidolgozott bioinformatikai módszerekkel számos új fehérjedomént (pl. SEA, NTR, PAN, WIF és LCCL domének) és multidomén fehérjét  kódoló gént (pl. WFIKKN1 és WFIKKN2 gének) azonosítottak.

A csoport a BioSapiens névre keresztelt Kiválósági Hálózatba kapott meghívás alapján részt vesz a European Virtual Institute for Genome Annotation létrehozásában (http://www.biosapiens.info). Feladatuk elsősorban a génazonosítás és alternatív splicing  predikciójának módszertani fejlesztése a genom-annotáció hatékonyabbá tétele érdekében.

A genomprojektek fő célkitűzése, hogy az orvostudomány, gyógyszerfejlesztés és biotechnológia számára hasznosítható információkat nyerjünk. Ezt nehezíti, hogy a jelenlegi génpredikciós módszerek megbízhatósága nem kielégítő: becslések szerint pl. az emberi genomban azonosított gének többségének a bioinformatikai módszerekkel megjósolt szerkezete téves. Ez a bizonytalanság komoly problémákat okoz a (tévesen) megjósolt fehérjék további vizsgálatánál és az információk gyakorlati hasznosításánál.

Ennek a súlyos problémának megoldása érdekében, a világon elsőként a csoport hatékony bioinformatikai módszert dolgozott ki a tévesen megjósolt szerkezetű gének/fehérjék azonosítására és a hibák kijavítására (BMC Bioinformatics, 2008; 9:353). A módszer nemcsak téves predikciók, hanem abnormális fehérjeformák azonosítására is alkalmas: e módszer felhasználásával kimutatták, hogy – az általánosan elterjedt felfogással ellentétben - a fehérjekódoló génekről alternatív splicing révén keletkező mRNS izoformák jelentős hányada “életképtelen” fehérjét kódol, így ezeknek a fehérje-izoformáknak nincs fiziológia szerepe (Proc Natl Acad Sci, U S A, 2007; 104:5495). 

A  szerkezeti genomikai programhoz kapcsolódva, a stockholmi Karolinska Intézet Gottfried Ötting által vezetett NMR spektroszkópiai kutatócsoporttal együttműködve meghatározták több új típusú fehérje-domén (pl. NTR, LCCL, WIF) térszerkezetét. 

Újabb vizsgálataikban több olyan multidomén fehérjét vizsgálnak, melyek mutációi betegség kialakulásához vezetnek.

A GLC1 gén által kódolt miocilin fehérje OLF doménjének mutációi öröklödő  glaukóma (Juvenile Open Angle Glaucoma) kialakulásához vezetnek. A miocilin rekombináns úton előállított OLF doménjének vizsgálatával keresnek magyarázatot a betegség pathomechanizmusára.

A COCH gén által kódolt cochlin fehérje LCCL-doménjét érintő mutációk DFNA9-típusú örökletes halláskárosodáshoz vezetnek. A stockholmi Karolinska Intézet Gottfried Ötting által vezetett NMR spektroszkópiai kutatócsoporttal együttműködve meghatározták a cochlin LCCL-doménjének térszerkezetét és ennek segítségével magyarázatot adtak a DFNA9 pathomechanizmusára. Halláskárosodásban szenvedő betegek körében végzett szűrés eredményeképpen azonosítottak egy új DFNA9 típusú hallásvesztést okozó mutációt, amely – a korábbiakhoz hasonlóan - a COCH gén által kódolt fehérje LCCL-doménjét érinti.