Miben különbözünk az egértől? Szabályozás a molekuláris biológiában

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Miben különbözünk az egértől? Szabályozás a molekuláris biológiában"

Léna Lukácsné
5 évvel ezelőtt
Látták:

Az atomoktól a csillagokig, 2010. október 28.

1 Az atomoktól a csillagokig, október 28., ELTE Fizikai Intézet Miben különbözünk az egértől? Szabályozás a molekuláris biológiában brainmaps.org Homo sapiens (Miroslav Klose) Mus musculus Farkas Illés fij@elte.hu MTA ELTE Statisztikus és Biológiai Fizika kutatócsoport

3 evo devo

4 ? Tudod e használni: angol nyelv, fizikai és biokémiai kísérletek/mérések gondolatmenetei, programozás (C, Perl) evo devo

5 Genotípus: Az öröklött genetikai anyagban (DNS) tárolt információ. Fenotípus: Az élőlény megfigyelhető tulajdonságai, például: fomák, fejlődés, élettani jellemzők, viselkedés. wikipedia.org

6 Drosophila melanogaster

7 Drosophila melanogaster upt.pitt.edu lib.ncsu.edu

8 Drosophila melanogaster upt.pitt.edu Pax 6fehérje lib.ncsu.edu

10 Genetikai kísérletek gyakori kérdése: Egy gén kikapcsolása a fenotípusra hogyan hat?

11 Drosophila Drosophila Halder et.al. Science 1995

12 A szerkezetek számát, időbeli megjelenését, helyét szabályozó gének Pax 6 gén és hasonló gének Szerkezeteket felépítő gének / fehérjéik

13 A szerkezetek számát, időbeli megjelenését, helyét szabályozó gének Pax 6 gén és hasonló gének molekuláris funkciójuk? Szerkezeteket felépítő gének / fehérjéik

14 A szerkezetek számát, időbeli megjelenését, helyét szabályozó gének Pax 6 gén és hasonló gének molekuláris funkciójuk? Szerkezeteket felépítő gének / fehérjéik Hálózatok: kölcsönhatási térképek, pontok vonalakkal összekötve

15 Dot plot A T C T A C

16 Dot plot A T C T A C

17 Dot plot A T C T A C Mit látunk, ha illesztünk Egy véletlen sorozatot (szekvenciát) önmagával?

18 Dot plot A T C T A C Mit látunk, ha illesztünk Egy véletlen sorozatot (szekvenciát) önmagával? Két véletlen szekvenciát?

19 Dot plot A T C T A C Mit látunk, ha illesztünk Egy véletlen sorozatot (szekvenciát) önmagával? Két véletlen szekvenciát? DNS (4 betű ) helyett fehérjét (20 betű )?

20 Dot plot Két fehérje:

21 Dot plot Homo sapiens P26367 fehérje (422 aa) Két fehérje: Drosophila melanogaster O18381 fehérje (857 aa) Dotlet, Swiss Institute of Bioinformatics

22 Dot plot Homo sapiens P26367 fehérje (422 aa) Két fehérje: Drosophila melanogaster O18381 fehérje (857 aa) Gének esetén: Hasonló szekvenciájú gének (ortológok) közös ős hasonló funkció

23 Mouse Nature 420: (2002)

Mouse Nature 420:520 562 (2002) A két csoportból

24 Mouse Nature 420: (2002) A két csoportból (felépítő, szabályozó) melyik csoport látszik ezen az ábrán?

25 Branchiostoma floridae Nature 453: (2008)

26 Kutatómunka

27 Kutatómunka Huygens Fresnel elv A hullámfront elemi hullámforrásokból kiinduló hullámok eredője

28 Kutatómunka Huygens Fresnel elv A hullámfront elemi hullámforrásokból kiinduló hullámok eredője

29 Kutatómunka Huygens Fresnel elv A hullámfront elemi hullámforrásokból kiinduló hullámok eredője

30 Vicsek Tamás kutatócsoportja, aug.

31 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése

32 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható

33 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról

34 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról

35 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Modell: A feltételezett mikroszkopikus szabályok matematikai alakban Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról

36 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Modell: A feltételezett mikroszkopikus szabályok matematikai alakban Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Modell számolás (szimuláció, modell vizsgálat) Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról

37 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Modell: A feltételezett mikroszkopikus szabályok matematikai alakban Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Modell számolás (szimuláció, modell vizsgálat) Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról Modell eredmények

38 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Modell: A feltételezett mikroszkopikus szabályok matematikai alakban Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Modell számolás (szimuláció, modell vizsgálat) Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról Összehasonlítás Modell eredmények

39 Modellezés Természeti jelenség megfigyelése Modellezés Vajon hogyan működik? Modell: A feltételezett mikroszkopikus szabályok matematikai alakban Mérés: Elemek (részek) kijelölése Számszerű, reprodukálható Modell számolás (szimuláció, modell vizsgálat) Mérési eredmények: A kijelölt alkotóelemekről és kölcsönhatásaikról Összehasonlítás Megértés? Modell eredmények

40 Computational Biology számítógépes biológia, a biológia egy területe MikroRNS ek eldobhatóságának jóslása Jelátviteli útvonal tag fehérjék jóslása Egysejtű többsejtű átalakuláshoz közeli szervezetekben a sejtciklus szabályozása

41 MikroRNS ek eldobhatóságának számítógépes jóslása Human micrornas co silence in well separated groups and have different predicted essentialities Bioinformatics (2009) 25: Gábor Boross, Katalin Orosz, Illés J Farkas

42 Same task, different availability 8am 12pm 5pm 9pm

43 Ratio of non coding (nc) to protein coding DNA Mattick (2004) Nat.Rev.Genet.

44 Compare the list of mrnas silenced by microrna 1 with the same list of microrna 2 Boross et. al. (2010) Bioinformatics

45 How easy is it to replace a human microrna (with others)? let 7a: present together with the micrornas performing the same regulatory tasks Boross et. al. (2010) Bioinformatics

46 How easy is it to replace a human microrna (with others)? let 7a: present together with the micrornas performing the same regulatory tasks let 7g: present at different times & locations than the micrornas performing the same regulatory tasks

47 Predicted essentiality of human micrornas Boross et. al. (2010) Bioinformatics

48 Uniformly curated signaling pathways reveal tissue specific cross talks and support drug target discovery Bioinformatics (2010) 26: Tamás Korcsmáros*, Illés J Farkas*, Máté Szalay, Petra Rovó, Dávid Fazekas, Zoltán Spiró, Csaba Böde, Katalin Lenti, Tibor Vellai, Péter Csermely *equal contributions

49 Sejten belüli jelátviteli útvonalak jelek eljuttatása a sejten kívülről a sejtmaghoz több fajban igen hasonlóak gyógyszer célpontok között gyakoriak a jelátviteli fehérjék

50 Sejten belüli jelátviteli útvonalak Jelátviteli útvonalak fehérjéinek és kölcsönhatásainak összegyűjtése irodalmi adatok alapján Azonos részletességgel minden útvonalra

51 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék jóslása fajok közötti összehasonlítással Drosophila melanogaster Homo sapiens

52 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék jóslása fajok közötti összehasonlítással hasonló szekvencia

53 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék jóslása fajok közötti összehasonlítással

54 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék jóslása fajok közötti összehasonlítással jelátviteli kölcsönhatás

55 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék jóslása fajok közötti összehasonlítással jelátviteli kölcsönhatás

56 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék ellenőrzése kísérletekkel normal (wt)

57 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék ellenőrzése kísérletekkel normal (wt)

58 Sejten belüli jelátviteli útvonalakban résztvevő fehérjék ellenőrzése kísérletekkel normal (wt) Pvl Muv

59 A sejtciklus transzkripciós szabályozása az első többsejtűőseinkben Koltai Mihály (ELTE biológus M.Sc. hallgató) Szántó Ádám (BME matematikus 2010, Támop)

60 A sejtciklus transzkripciós szabályozása az első többsejtűőseinkben A lépések (szabályozás) nagy része fehérjék módosításával történik Kis részben transzkripciós szinten M.J. Farabee A vizsgált fajokban csak a DNS szekvencia ismert, a fehérje módosítások térképe (még) nem

61 A sejtciklus transzkripciós szabályozása az első többsejtűőseinkben Egysejtű soksejtű átalakulás: Többször megtörtént (gombák, növények, állatok, stb.) Szabályozás összetettsége nő Utóbbi 3 évben több, az átalakuláshoz közeli szervezet szekvenciája A sejtciklus transzkripciós szabályozását befolyásoló szekvencia elemek összehasonlítása

Hasonló dokumentumok

Komplex hálózatok moduláris szerkezete

Az OTKA K68669 azonosítójú, Komplex hálózatok moduláris szerkezete című pályázat szakmai beszámolója 1. Bevezetés Az utóbbi évtizedben a hálózati megközelítés több fontos sikert hozott biológiai, technológiai,