TArTAlomJeGYZéK TARTALOMJEGYZÉK

TArTAlomJeGYZéK

BIOFIZIKAI INTÉZET ................................................................................. 6 Határfelületi rétegek bioelektronikája............................................ 6 Bioaktív peptidek vizsgálata molekulamodellezési módszerekkel ........................................................................................... 7 Baktériumközösségek vizsgálata mikrofluidikai csipekkel ..... 8 Biomolekulák mikrokörnyezetének jellemzése fluoreszcencia kinetikai mérések alapján ...................................... 9 Mikroorganizmusok mozgásának vizsgálata élő- és modellrendszereken ............................................................................10 Összetett 3D polimer mikroeszközök biológiai alkalmazásokhoz ..................................................................................11 Makromolekulák és sejtek mechanikai tulajdonságai.............12 Autokatalitikus és oszcilláló enzimreakciók vizsgálata ..........13 A citokróm b 561 fehérjék szerkezete és működése ................14 Biomembránok és membránfehérjék spektroszkópiára alapozott szerkezetbiológiája ..........................................................15 Bioüzemanyagok, biofinomítás.......................................................16 Elektrontranszfer fehérjékben, biofotonikai alkalmazásokkal ...................................................................................17 Biológiai gátrendszerek és gyógyszerbejuttatás .....................18 A vér-agy gát szerepe agyi metasztázisokban és gyulladásos folyamatokban .............................................................19 Intra- és extracelluláris folyamatok kapcsolatai a neurális lézióban ....................................................................................................20 BIOKÉMIAI INTÉZET ...............................................................................21 Fenomika: élet a pixelek mögött. Sejtek fenotípusos elemzése nagy áteresztőképességű mikroszkópia segítségével ...........................................................................................21 Irányított DNS-metiláció ...................................................................22 A gombák evolúciójának nagy lépései: egy integratív komparatív genomikai megközelítés a komplexitás evolúciójának megértéséhez ...........................................................23 Az antibiotikum-rezisztencia evolúciója baktériumokban ...... 24 Evolúciós innovációk eredete az anyagcserében ......................25 A kólibaktérium (Escherichia coli ) háziasítása ...........................26 Kettős támadáspontú hatóanyagok fejlesztése kábítószer receptor komplexek célzott jelölésére ..........................................27 Betegségmodellek kifejlesztése és alkalmazása .....................28 Új tulajdonságokkal rendelkező fehérjék, fehérje-kis molekula kölcsönhatások ..................................................................29 A membránok és a stressz: a molekuláris alapoktól a lipidterápiáig. ..................................................................................... 30 Gének működését szabályozó epigenetikai hatások vizsgálata ................................................................................................31 Az ubikvitin-proteaszóma rendszer szerepe a sejtfolyamatok szabályozásában ...............................................32 A tumor-gazda kapcsolat, a tumorellenes immunválasz és a tumorterápia új lehetőségeinek vizsgálata........................33 A növény- és baktériumsejtek fejlődése a nitrogénkötő szimbiózis kialakulása során ........................................................... 34 Alga-baktérium interakciók elemzése és a közösségek hasznosítási lehetőségei ...................................................................35 GENETIKAI INTÉZET................................................................................36 A szimbiotikus nitrogénkötés molekuláris háttere ..................36

Immunválasz-szabályozás autoimmun betegségekben és rákban .................................................................................................37 A kombinált emlős mesterséges kromoszóma-őssejt technológia alkalmazása az alapkutatásban és a terápiában .............................................................................................. 38 A szöveti differenciáció vizsgálata egér őssejt modellrendszerben ..............................................................................39 A DNS-ben tárolt információt megváltoztató hibák, a mutációk kialakulásának szabályozása ................................... 40 Daganatos betegségek molekuláris háttere, egyénre szabott rákdiagnosztika és terápia................................................41 A genetikai instabilitás mint a karcinogenezis motorja ..........42 Az immunvédekezés konzervált egysége, a veleszületett immunitás ...............................................................................................43 A sejtváz szerepe az idegsejt nyúlványok növekedésében ..... 44 A génműködés kromoszóma-szerkezeti szabályozása .........45 Az ivarvonal őssejt niche kialakulása és működése ............... 46 Egy sejtvázalkotó, aktinkötő fehérje szerepe a sejtmagban .........................................................................................47 Az autofágia szerepe és szabályozása ........................................ 48 NÖVÉNYBIOLÓGIAI INTÉZET ................................................................49 Fény és napszakos ritmus indukálta jelátviteli láncok molekuláris mechanizmusa lúdfűben (Arabidopsis thaliana) ...................................................................................................49 In vivo és in silico fotoszintézis....................................................... 50 Önszerveződő fényenergia-átalakító molekuláris szerkezetek.............................................................................................51 Az aszkorbát (C-vitamin) új szerepei a fotoszintézisben, a növényi produkcióban és a zöldalgák hidrogéntermelésében .......................................................................52 A foszfatidilglicerin és a karotinoidok szerepe a fotoszintetikus komplexek szerkezetében és funkcióiban .............................................................................................53 A növényi sejtosztódás és differenciálódás molekuláris szabályozása......................................................................................... 54 Gyökérfejlődés és szárazság-adaptáció pázsitfűfélékben ..... 55 A biológiai produkció optimalizálása az energiafűz genomjának megduplázásával ....................................................... 56 A növényi egyedfejlődés szabályozásának sajátosságai......... 57 Az ozmotikus és oxidatív stressz tolerancia szabályozása Arabidopsis növényben..................................................................... 58 KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK............................................................59 Genomika és alkalmazásai ................................................................59 Az áramlási citométer és sejtszorter készülékek alkalmazási területei .......................................................................... 60 Növényi gének vizsgálata és szerkesztése szintetikus oligonukleotidokkal..............................................................................61 Klinikai minták és sejtek genomikai vizsgálata..........................62 Fehérje-analitika tömegspektrometriával ..................................63 Bioinformatikai adatfeldolgozás és adatbányászat a genomika korában ........................................................................... 64 Mikroszkópos képfeldolgozás és a sejtosztódás mikroszkópos elemzése.....................................................................65 A szerkezetkutatás megbízható módszere: egykristály röntgen diffrakció ................................................................................ 66 AZ SZBK MEGKÖZELÍTHETŐSÉGE ...................................................................... 67 AZ SZBK-HOZ KÖTŐDŐ SPIN-OFF VÁLLALKOZÁSOK ................................... 67 JEGYZETEK ................................................................................................................... 68

TARTALOMJEGYZÉK

IGAZGATÓK .....................................................................................................................2 KAPCSOLATTARTÁS ......................................................................................................4 AJÁNLÁS ...........................................................................................................................5

IGAZGATÓK Dr. Ormos Pál

Főigazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Telefon: 62-599-768 Fax: 62-433-188 E-mail: [email protected] Titkárnő: Keczán Józsefné Telefon: 62-599-769 E-mail: [email protected]

Dr. Zimányi László

Igazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biofizikai Intézet

IGAZGATÓK

Telefon: 62-599-613 Fax: 62-433-133 E-mail: [email protected] Titkárnő: Melczer Zsófia Telefon: 62-599-614 E-mail: [email protected] Gazdasági ügyintéző: Hrk Anikó Telefon: 62-599-609

Dr. Pósfai György

Igazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Biokémiai Intézet Telefon: 62-599-778 Fax: 62-433-506 E-mail: [email protected] Titkárnő: Ökrösné Miklós Olga Telefon: 62-599-654 E-mail: [email protected] Gazdasági ügyintéző: Bozóné Tóth Katalin Telefon: 62-599-642

2

IGAZGATÓK Dr. Erdélyi Miklós

Igazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Genetikai Intézet Telefon: 62-599-686 Fax: 62-433-503 E-mail: [email protected] Titkárnő: Soltész Csilla Telefon: 36-62-599-657 E-mail: [email protected] Gazdasági ügyintéző: Abonyi Csabáné Telefon: 62-599-656

Dr. Vass Imre

Igazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Növénybiológiai Intézet

Titkárnő: Károlyi Mariann Telefon: 62-599-714 E-mail: [email protected] Gazdasági ügyintéző: Fazekas-Kádár Katalin Telefon: 62-599-713

IGAZGATÓK

Telefon: 62-599-700 Fax: 62-433-434 E-mail: [email protected]

D. Nagy Zsóka

Gazdasági igazgató, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Telefon: 62-599-736 Fax: 62-433-494 E-mail: [email protected] Titkárnő: Miletin Anna Telefon: 62-599-735 E-mail: [email protected]

3

Kapcsolattartás Dr. Páy Anikó

Tudományos Titkár, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont Telefon: 62-599-774 Fax: 62-432-576 E-mail: [email protected] Humánpolitikai előadó: Kiss Anita Telefon: 62-599-763 E-mail: [email protected]

Dr. Heffner Péter

Pályázati Iroda vezető, MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont

KAPCSOLATTARTÁS

Telefon: 62-599-727 Fax: 62-599-628 E-mail: [email protected] Ügyintéző: Karsai Tiborné Telefon: 62-599-761 E-mail: [email protected]

„A kiadvány a TÁMOP-4.1.1.C-13/1/KONV-2014-0001 azonosítószámú, „Az élettudományi-klinikai felsőoktatás gyakorlatorientált és hallgatóbarát korszerűsítése a vidéki képzőhelyek nemzetközi versenyképességének erősítésére” című pályázat támogatásával készült.”

4

AJÁNLÁS

A kutatás elválaszthatatlan a fiatalok oktatásától; lehetőségünkhöz mérten részt veszünk a szakterületünkhöz kapcsolódó oktatási feladatokban. Természetes partnerünk a Szegedi Tudományegyetem, számos oktatási programjában aktív közreműködők vagyunk. Átlagosan mintegy 80 PhD hallgató, illetve 60 diplomamunkás végzi a tanulmányai részét képező kutatómunkát laboratóriumainkban, tanulja nálunk a kutatás mesterségét. A Szegedi Tudományegyetemhez fűződő szoros kapcsolatunk igen sok kutatási együttműködési programban is megnyilvánul. Kutatási eredményeink az egyetemes tudást gazdagítják, egyúttal hozzásegítenek új ipari eljárások kidolgozásához is. Tisztában vagyunk azzal, hogy a társadalom hasznosságot vár tőlünk, felfedezéseinknek végül anyagi értéket kell termelniük, elő kell segítsék a társadalom jólétét. Jól működő társadalomban az igazán fejlett, korszerű ipar a tudomány felfedezéseire épül, azokat jó hatásfokkal alkalmazza új eljárásaiban. Munkánk, kutatásaink beágyazódnak az ország kutatás-fejlesztésének rendszerébe, a többi szereplővel együtt azon fáradozunk, hogy a tudomány eredményei minél hamarabb hasznosuljanak. Segítjük a felfedezésekre épülő ún. spin-off vállalkozások létrejöttét, működését. Jelenleg mintegy 25 ipari szabadalom védi a rövid távon is alkalmazható eredményeink szerzői jogait, és körülbelül 6 spin-off cég alakult és működik

az eredmények hasznosítására. Meggyőződésünk, hogy az ezek által kínált lehetőségek fontos kitörési pontjai lehetnek a korszerű magyar ipar fejlődésének. A kiadvány részletesen ismerteti a kutatóközpont intézeteiben folyó kutatómunkát, az egyes kutatási témákat és az azokat művelő csoportokat. Jól látható vizsgálataink sokfélesége, a molekuláris genetikától többek között a szerkezeti biológián, a fejlődésbiológián, a fotobiológián és a rendszerbiológián át egészen a nanobiotechnológiáig. Szinte minden, a modern biológiára jellemző területen végzünk elsőrangú kutatómunkát a nemzetközi tudós közösség által elismert és nagyra értékelt eredményekkel. Munkánkat – a tudományos kutatásra alapvetően jellemző módon – a hazai és nemzetközi tudós társadalom részeként, együttműködésekben végezzük. Reméljük, hogy az egyes kutatási témák áttekintése élvezetes intellektuális élményt nyújt. Akkor érünk el valóban jó eredményt, ha sikerül az érdeklődők kíváncsiságát annyira felkeltenünk, hogy további információra, kapcsolatfelvételre merül fel igény. Készséggel állunk az érdeklődők rendelkezésére.

AJÁNLÁS

A Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Kutatóközpont ismertető füzetét tartja kezében a kedves érdeklődő. Intézményünk, bő 40 évvel ezelőtti alapítása óta, a molekuláris biológia egyik meghatározó kutatóbázisa, ma a Magyar Tudományos Akadémia egyik legnagyobb kutatóhelye. Négy intézetre tagolt struktúrában, 450 dolgozóval, ebből 250 kutatóval, a modern biológia valamennyi területén végzünk tudományos kutatást.

Dr. Ormos Pál főigazgató Szeged, 2015.

5

BIOMOLEKULÁRIS ELEKTRONIKA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Dér András

E-mail: [email protected]

Határfelületi rétegek bioelektronikája

BIOFIZIKA

A nemzetközi szakirodalomban a bioelektronika szót általában két különálló diszciplína megjelölésére használják. Az egyik - a biofizikai alapkutatás részeként - az élő szervezetekben lejátszódó elektromos jelenségekkel foglalkozik (A), a másik pedig - mint a legutóbbi évtizedekben kifejlődött információ-technológiai tudományág - biológiai eredetű anyagok elektronikai alkalmazási lehetőségeit kutatja (B). Mindkét tudományterület fontos objektumai az egyes strukturális egységeket elválasztó határfelületek. Kutatásaink célja ezért a biológiai határfelületeken lejátszódó fizikai folyamatok tanulmányozása, valamint az eredmények alkalmazása a bioelektronikai tudomány mindkét ágában. A) Az élőlények alapegységeit, a sejteket határoló struktúrák a sejtmembránok, amelyek olyan alapvető folyamatok színterei, mint a biológiai energiátalakítás és információátvitel. Mindkét folyamat meghatározó elemei az elektromos jelenségek, melyek mérésére, illetve értelmezésére intézetünkben többféle módszert is kidolgoztunk. A legújabb nanotechnológiai fejlesztések lehetőséget kínálnak arra, hogy méréstechnikáinkat a mikroszkopikus tartományra is kiterjesszük, ezért a továbbiakban egyedi sejtek, illetve sejtalkotók által alkotott határfelületek bioelektronikai tanulmányozását is tervezzük. A biológiai struktúrák kiemelkedő jelentőségű alkotóeleme a víz, ezért tanulmányozzuk a határfelületi víz szerkezetének szerepét a fehérjék feltekeredésében és működésében. Kísérleti és számítógépes szimulációs technikák segítségével a vizsgált jelen6

ségek atomi szintű értelmezését kívánjuk megadni. Az eredmények reményeink szerint hozzájárulnak majd a víz szerkezetének a fehérjék stabilitására és dinamikájára gyakorolt hatásának megértéséhez. B) Kutatásainkkal ugyanakkor azt is szeretnénk bizonyítani, hogy a biológia is hozzájárulhat (alkalmazott) fizikai kutatási eredmények eléréséhez. Sikerült megmutatnunk, hogy az általunk készített fehérjealapú filmek optikai tulajdonságai annyira kedvezőek, hogy olyan ultragyors integrált optikai kapcsolókként használhatók, melyek működése több mint egy nagyságrenddel gyorsabb, mint a jelenlegi csúcstechnológiát képviselő megoldásoké. Az itt kipróbált integrált optikai struktúrára alapozva pedig legújabban bioszenzort is készítettünk. Az eredményektől azt reméljük, hogy a jövőben gyakorlati felhasználásukra is sor kerülhet, pl. az optogenetikában, a gyógyszerkutatásban, az orvosi diagnosztikában vagy a biofotonikában.

Integrált optikai mérőberendezés

BIOMOLEKULÁRIS ELEKTRONIKA KUTATÓCSOPORT

 TéMAVEZETŐ:

Dr. Leitgeb Balázs E-mail: [email protected]

Bioaktív peptidek vizsgálata molekulamodellezési módszerekkel nizmusát tanulmányozzuk különféle molekulamodellezési módszerek alkalmazásával. Mivel a fent említett peptideknek fontos humán egészségügyi vonatkozásai vannak, kutatásaink során alapvetően az ezekkel kapcsolatosan felmerülő fontos kérdésekre és problémákra próbáljuk megtalálni a választ és a magyarázatot. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A bioaktív peptidek térszerkezetének, dinamikus viselkedésének és hatásmechanizmusának elméleti módszerekkel történő vizsgálata, illetve az ezekből származó eredmények nagymértékben hozzájárulhatnak a különböző biológiai folyamatok jobb és mélyebb megértéséhez. Minden esetben a végső célunk az, hogy aktívabb, szelektívebb és hatékonyabb peptideket, illetve peptidomimetikumokat próbáljunk meg racionálisan tervezni, amelyek a későbbiek során potenciális gyógyszerhatóanyagokként használhatók fel.

BIOFIZIKA

A peptidek számos biológiai folyamatban vesznek részt mint biológiailag aktív molekulák, éppen ezért fontos annak ismerete, hogy milyen térszerkezeti sajátságokkal rendelkeznek. A bioaktív peptidek térszerkezetének, dinamikus viselkedésének és hatásmechanizmusának vizsgálata a különböző kísérleti módszerekkel sokszor nehézségekbe ütközik. Emiatt bírnak nagy jelentőséggel a különféle elméleti módszerek, amelyekkel nemcsak a peptidek térszerkezeti tulajdonságai, de e molekulák dinamikus viselkedése és hatásmechanizmusa is kellő részletességgel tanulmányozható megfelelő molekulamodellezési technikák alkalmazásával. Mindezek alapján, a molekulamodellezés nagyon hasznos és alkalmas eszköznek bizonyul, és az elméleti módszerek segítségével számtalan lehetőség adódik a peptidek vizsgálatára. Ezek az elméleti vizsgálatok, illetve a számításokból kapott eredmények közelebb vihetnek a peptidek biológiai hatása során végbemenő folyamatok jobb megértéséhez, valamint jó alapot szolgáltatnak hatékony, új peptidek és peptidomimetikumok tervezéséhez. Molekulamodellezési számításaink számos biológiailag aktív peptidre terjednek ki, úgymint a fájdalomcsillapításban szerepet játszó opioid peptidek; a neurodegeneratív betegségek kialakulásáért felelős polialanin és poliglutamin peptidek; alaninalapú modellpeptidek; széleskörű antibakteriális és antifungális hatással rendelkező antimikrobiális peptidek; gombák által termelt peptaibol molekulák. Elméleti vizsgálataink során, ezen peptidek térszerkezeti tulajdonságait, dinamikus viselkedését, szerkezet-aktivitás összefüggéseit és hatásmecha-

Egy alanin-alapú peptid dinamikus viselkedése

7

SEJTBIOFIZIKA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Galajda Péter E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

Baktériumközösségek vizsgálata mikrofluidikai csipekkel

8

A baktériumok a természetben összetett, több fajból álló közösségekben élnek. E közösségi életformának fontos szerepe van többek között a bakteriális fertőzések terjedésében és lefolyásában, valamint a gyógyszerhatóanyagokkal szembeni ellenálló képesség kialakulásában. Ennek ellenére a baktériumközösségek működéséről keveset tudunk. A mikrobaközösségekben alapvető fontosságúak egyrészt a sejtek és környezetük közt fellépő kölcsönhatások, másrészt a közösséget alkotó sejtek egymásra való hatásai is. Előbbire példa a kemotaxis, melynek segítségével a baktériumok különböző vegyületek térbeli eloszlása alapján tájékozódnak és mozognak. Az utóbbi jelenségek körébe pedig a quorumérzékelés tartozik, az a folyamat, melynek során a baktériumok jelzőmolekulák kibocsátásával és érzékelésével “mérik” a körülöttük levő sejtek számát, és e sejtszámtól függő viselkedést mutatnak. Erre példa, hogy egyes baktériumok csak akkor válnak kórokozóvá, ha elég nagy számban vannak jelen ahhoz, hogy a gazdaszervezet védekezését legyőzzék. A mikrofluidika technológiája, mely mikroméretű kamrák és csatornák előállítását teszi lehetővé, alkalmas módszert kínál a fenti jelenségek vizsgálatához. Kutatócsoportunk kifejlesztett egy mikrofluidikán alapuló eszközt kémiai anyagok térbeli eloszlásának pontos kontrollálására és manipulálására. Munkánk során ezt felhasználjuk a baktériumok kémiai tájékozódása, kommunikációja, a quorum érzékelés vizsgálatára. Kísérleti módszerünk érzékenysége lehetővé teszi, hogy a baktériumok tájékozódásában és kommuni-

kációjában szerepet játszó molekulák széles körét kutassuk. Ezért a hagyományosan vizsgált vegyületeken túl különböző gyógyszerhatóanyagok, antibiotikumok, metabolikus bomlástermékek és lehetséges kommunikációs jelzőmolekulák hatását tanulmányozzuk. Kutatásunk hosszabb távon a baktériumközösségek működésének jobb megértéséhez, ezen keresztül pedig gyógyászati és biotechnológiai alkalmazásokhoz vezethet. A mikrofluidikai technológiákat használjuk olyan eszközök készítésére is, melyekben emlős sejtek, szövetek tenyészthetők, és azokon esetleges gyógyszerhatóanyagok hatásai tanulmányozhatók. Az általunk kifejlesztett “lab-on-a-chip” rendszerek alkalmasak például a hatóanyagok megfelelő dózisának meghatározására. További célunk, hogy ezt a technológiát diagnosztikai eszközök fejlesztésére is felhasználjuk.

Baktériumsejtek mozgásának tanulmányozására kifejlesztett mikrofluidikai eszköz elektronmikroszkópos képe

FEMTOBIOLÓGIA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Groma Géza

E-mail: [email protected]

Egy molekula fluoreszcencia életideje erősen függ a fluoreszkáló csoportja (kromofór) és molekuláris mikrokörnyezete között fellépő kölcsönhatásoktól. Az izolált kromofórok jellegzetes gerjesztett állapotbeli életideje a ns időtartományba esik, ugyanakkor a környezeti kölcsönhatások eredményeképpen ez az érték akár néhány ps-ra is csökkenhet. Ennek következtében a fluoreszcencia kinetika alkalmas a heterogén biológiai rendszerek strukturális állapotainak érzékeny követésére. laboratóriumunkban a közelmúltban felépítettünk egy olyan mérőberendezést, amely alkalmas a fluoreszcencia kinetika detektálásra 100 fs – 10 ns idő és a teljes látható spektrális tartományban. A kifejlesztett eszköz két mérési technika előnyeit kombinálja: az időkorrelált egyfoton számlálás nagy érzékenységét és a fluoreszcencia felkonvertálás nagy időfelbontását. Biológiai mintákkal végzett vizsgálatok esetén kulcsfontosságú követelmény a többkomponensű fluoreszcencia kinetikák hatékony kiértékelése. Ennek érdekében kifejlesztettünk egy új kiértékelési eljárást, amely a „tömörített érzékelés” (compressed sensing) elvein alapul. Ez a megközelítés a komplex kinetikai adatoknak az időállandók széles tartományán történő eloszlását keresi, előnyben részesítve azt a megoldást, amelyben a nemzérus amplitúdók száma minimális. Vizsgálataink azt eredményezték, hogy a Basis Pursuit Denoising (BPDN) optimalizálási technika kiváló eszköz lett a komplex fluoreszcencia kinetikák kiértékelésére.

Az ábrán a fenti módszerekkel nyert tipikus fluoreszcencia kinetikai adathalmaz látható, amely a flavinadenin-dinukleotid (FAD) koenzimből származik. Oldószerekben a FAD molekulák egyaránt felvehetnek nyílt és zárt konformációs állapotokat, melyekre ns-os, illetve ps-os időállandók jellemzők. Az általunk bevezetett kiértékelés módszer öt jól elkülönülő és hullámhossztól független időállandó azonosításához vezetett. A ns-os komponens a nyitott konformációhoz rendelhető, három másik időállandó, amely az 1-100 ps tartományba esik, különböző zárt konformációknak feleltethető meg. Az ötödik, szubpikoszekundumos komponens a kromofórt körülvevő vízmolekulák szolvatációs dinamikájával kapcsolatos. A flavocitokróm C szulfid dehidrogenáz enzim esetében, amely egy kovalensen kötött FAD molekulát tartalmaz, az időállandók tetemes csökkenése figyelhető meg, az aminosav oldalláncokkal való további kölcsönhatásokra utalva.

BIOFIZIKA

Biomolekulák mikrokörnyezetének jellemzése fluoreszcencia kinetikai mérések alapján

A FAD molukula fluoreszcencia kinetikája vizes oldatban

9

OPTIKAI MIKROMANIPULÁCIÓ KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Ormos Pál

E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

Mikroorganizmusok mozgásának vizsgálata élő- és modellrendszereken

10

A mikroorganizmusok mozgása lényegesen különbözik a makroszkopikus világunkban megszokottól. A baktériumokra jellemző mikroszkopikus mérettartományban a mozgás törvényszerűségei nagyon mások, mint a mindennapok makrovilágában: mikroméretek esetében a folyadék áramlása mindig lamináris – ez úgy képzelhető el, mintha pl. a makrovilágban mézben úsznánk -, ennek megfelelően a mozgás mechanizmusa is különböző; másképp hajtja magát az úszó baktérium, mint azt a mindennapokban tapasztaljuk. A mikroszkopikus mozgás így önmagában is nagyon érdekes fizikai kérdéskör. Sajátos kölcsönhatások is megfigyelhetők a mozgó testek között, egymás mozgását befolyásolhatják, több test mozgása szinkronizálódhat stb. Bár az alapvető törvényszerűségek ismertek, számos részlet megismerésre vár, és bizonyos körülmények között váratlan jelenségek tapasztalhatók. Ugyanakkor a jelenségkör az érdekességén túl rendkívül fontos is, hiszen például a bakteriális fertőzések legyőzéséhez a fertőzés folyamatának megismerése elengedhetetlen. A baktériumok (egyedi, illetve nagyszámú egyed együttes) mozgásának jobb megismerése nyilvánvalóan közelebb visz a problémakör kezeléséhez. Csoportunk kutatási témája a mikroorganizmusok mozgásának jellemzése baktériumokon, illetve modellrendszereken. A kísérleti megközelítés központi eleme az optikai mikromanipuláció, valamint a fénnyel készített és fénnyel hajtott objektumok vizsgálata. Tanulmányozzuk élő baktériumok mozgásának részleteit: lézeres csapdázással meg tudunk ragadni egyes

baktériumokat, mozgásukat részletesen jellemezni tudjuk. Egyedülálló holografikus csapdarendszerünkben akár nagyszámú baktériumot is vizsgálhatunk egyszerre. Követjük mozgásukat, jellemezzük a mozgás részleteit, meghatározzuk kölcsönhatásaikat. lézeres fotopolimerizációval létrehozunk baktériumokat, baktériumok szerveit modellező mikrostruktúrákat, ezeket fénnyel hajtva reprodukáljuk a mozgás jellegzetességeit. Akár egyes sejtek, akár mozgó egyedek sokaságának modelljeit is elkészíthetjük, és robotrendszereken zavaró tényezőktől mentesen figyelhetünk meg bonyolult mozgásformákat. A szabályozott tulajdonságú modellrendszeren lehetőség van a paraméterek pontos beállítására, szabályozására, így megvalósítható a fizikai leírás által igényelt pontosság.

Bakteriális flagellák mozgásának hidrodinamikai szinkronizációját demonstráló kísérleti elrendezés. A baktériumokat optikai csapdák tartják megfelelő helyzetben

OPTIKAI MIKROMANIPULÁCIÓ KUTATÓCSOPORT

 TéMAVEZETŐ:

Dr. Kelemen Lóránd E-mail: [email protected]

Összetett 3D polimer mikroeszközök biológiai alkalmazásokhoz eredete az arany rétegről való fényvisszaverődés. Egyedi sejtek indirekt csapdázásához a szerkezeteket biokémiai úton sztreptavidin fehérjével vonjuk be, a sejteket pedig a fehérjéhez szorosan kötődő biotinnal. A szerkezeteket így az optikai csipeszben mozgatva, a hozzájuk tapadt sejtek térbeli szerkezete jól vizsgálható. Mikroméretű szerkezeteinket a milliméternél is kisebb mikrofluidikai csatornákban is használhatjuk, ahol szűrő vagy folyadékáramlást befolyásoló feladatot – szelep, keverő – látnak el. A szerkezetek polimerizálhatók mozgó vagy a felülethez rögzített formában is. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A lézeres polimerizációval előállított mikroszerkezetek alkalmazhatók lehetnek egyedi sejtek közötti kölcsönhatások vizsgálatára, vagy rajtuk lokalizált spektroszkópiai mérések elvégzésére.

BIOFIZIKA

A mikrovilágban megfigyelhető biológiai kölcsönhatások, mozgások vizsgálatának egyik lehetséges módja az optikai mikromanipuláció. Ezzel a lézercsipeszen alapuló módszerrel a mikrométer mérettartományba eső tárgyak ragadhatók meg, és velük olyan extrém alacsony mértékű erő vagy elmozdulás mérhető, mint kevés más eszközzel. A mikromanipuláció nyújtotta lehetőségek megsokszorozásához komplex alakú háromdimenziós szerkezetek készíthetők, melyekkel korábban nem elérhető mozgatási sémákat lehet megvalósítani. Ez pl. egyedi sejtek vizsgálatában lehet fontos, ahol a sejteket a tér tetszőleges irányába lehet mozgatni vagy adott tengely közül forgatni. laboratóriumunkban ilyen mikroeszközöket állítunk elő és készítünk fel biológiai kutatásokban való alkalmazásra. A mikrostruktúrák anyaga fényre keményedő polimer, amely fókuszált lézerfénnyel megvilágítva szilárdul meg az előre meghatározott háromdimenziós formába. A femtoszekundumos impulzusokból álló lézernyaláb a polimerrel kizárólag a fókuszfolt közvetlen környezetében lép kölcsönhatásba, így mikrométer alatti feloldású szerkezetek állíthatók elő. A szerkezeteket olyan anyagokkal vonjuk be, melyek segítségével pl. sejtek vagy fém nanorészecskék csatolhatók hozzájuk. Polimerizált és arany nanorészecskékkel bevont mikroeszközök segítségével erősített fluoreszcencia vagy Raman mérések valósíthatók meg. Ilyen eszközökkel fluoreszcencia erősítést már sikerült mikroméretekben elérnünk. Megmutattuk, hogy az érintett terület mérete 1 µm2-nél is kisebb lehet, az erősítés mértéke kb. 6-szoros, illetve hogy a jelenség

Polimerziált mikroeszköz és egy ahhoz csatolt sejt vázlatos képe

11

ATOMERŐ MIKROSZKÓP BIOLÓGIAI ALKALMAZÁSAI KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Váró György

E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

Makromolekulák és sejtek mechanikai tulajdonságai

12

Az utóbbi években bámulatba ejtő eredményeket mutattak fel az egyedi molekula vizualizációs és manipulációs technikák. A biofizikai kutatásokban egyre jobban elterjed a 20. század vége felé kifejlesztett modern műszer, az atomerőmikroszkóp, amely egy rugólapka végén található hegyes tű segítségével tapogatja le a vizsgált felületet. A rugólapka elhajlása a pásztázás során arányos a tű és a felszín között ható erővel. A műszer térbeli felbontásának a tű hegye szab határt. A legnagyobb felbontással készült képeken egyedi atomok is megkülönböztethetők. A készülék óriási előnye az elektronmikroszkóppal szemben, hogy a mintát a saját természetes környezetében képes vizsgálni, lehetőséget biztosítva arra, hogy egyes fehérjéket vagy sejteket valós működésük közben figyelhessünk meg. Atomerőmikroszkóp segítségével sikerült különböző biomolekuláris rendszerekről olyan ismeretekhez jutni, amelyek egyéb módszerekkel nem elérhetőek. Az intézetünkben folyó atomerőmikroszkópos kutatásokból néhány eredmény: - Oligonukleotidok vizsgálata során megfigyeltük, hogy e rövid nukleinsav-láncdarabkák csillám felületén önszerveződve, hosszú, láncszerű képződményeket hoznak létre. A jelenségnek szerepe lehet az élet keletkezése során a fontos információhordozó molekulák, a DNS és az RNS kialakulásában. - Fehérje szinten vizsgáltuk a bakteriális reakciócentrum kölcsönhatását szén nanocsövekkel. A kölcsönhatásból kapott komplexum ígéretes anyagot jelent biotechnológiai alkalmazásokra.

- A bakteriorodopszin fehérjét vizsgálva sikerült direkt módon, mechanikai méretváltozás megfigyelésével kimutatni a fehérje működése során létrejövő konformációváltozást.

Agyi endotélsejt-réteg atomerő mikroszkópos képe

Endotél sejtek (lásd az illusztrációt) vizsgálata során megfigyeltük, hogy a mannitolos kezelés befolyásolja úgy a sejt térfogatát, mint a rugalmasságát. Kalciumos kezelés során, hosszabb időn keresztül vizsgálva a sejteket, megfigyeltük a sejtek alakváltozását. - Vad típusú és mutáns baktériumok között kimutattunk alakbeli, valamint rugalmasságbeli különbségeket. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A megfigyelések során szerzett ismeretek hozzásegítenek új nanobiotechnológiai anyagok fejlesztéséhez, valamint gyógyszeres kezelések hatásmechanizmusának megértéséhez.

REDOX METALLOENZIMEK KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Bagyinka Csaba E-mail: [email protected]

Autokatalitikus folyamatok az élővilágban makroszkópikusan igen gyakran megfigyelhetőek. Az autokatalitikus folyamatokat legkönnyebben jellegzetes térbeli mintázatukról ismerhetjük fel. Ha semmi zavaró körülmény nem jön közbe, akkor tipikusan gömbalakú (sík reakciók esetén köralakú) reakciófrontok jönnek létre, melyek sugara az időben állandóan növekszik (lásd az ábrán, B-D). Bár az élővilágban jellegzetes, elemi reakciókban mégis ritkaság az autokatalitikus működés. Munkánk során ilyen autokatalitikus reakciókat vizsgálunk biomolekulákon, enzimeken. Vizsgálataink alanya a hidrogenáz enzim, mely alacsonyabbrendű élőlényekben (prokariótákban, archeákban) fordul elő. A hidrogenáz enzim igen egyszerű reakciót katalizál, a hidrogéngázt bontja el elektronokra és protonokra, illetve, mint minden katalizátor, fordítva is működik, tehát protonokból és elektronokból hidrogén gázt tud készíteni. Az enzim vas- és nikkelatomokat tartalmaz. Kutatócsoportunk felfedezése, hogy a hidrogenáz enzim reakciója autokatalitikus, bizonyos esetekben oszcilláló (ld. az ábrán). Ez a legegyszerűbb biológiai oszcilláló reakció, melyhez csak egyetlen enzimre van szükség. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Az autokatalitikus folyamatok más elemi biológiai folyamatok esetében is megjelennek. Ilyen folyamatok játszanak szerepet az úgynevezett „prion” betegségek (kergemarhakór, Creutzfeldt-Jakob betegség, stb.) esetében is. Az autokatalízis kinetikai megfigyelése (ho-

gyan játszódik le a folyamat, mi történik a folyamatok során) a prion fehérjék esetében igen nehéz. Mivel a hidrogenáz reakciója könnyen kezelhető, megfigyelhető, reméljük, hogy a megfigyeléséből kapott információk a prion betegségek vizsgálata során is alkalmazhatók lesznek. A hidrogenáz autokatalitikus reakciója biotechnológiai jelentőségű is. Abban ugyan nem hiszünk, hogy a hidrogenáz segítségével biológiai úton, ipari méretekben hidrogéngázt fogunk termelni, de a hidrogén gáz ipari felhasználásában (pl. tüzelőanyag cellákban) valószínűleg fontos szerepe lehet ennek az enzimnek. Kiválthatja az ott jelenleg egyeduralkodó platina és más nemesfém katalizátorokat, mert olcsóbb, könnyebben előállítható és nem kell bányászni, mivel a napenergia segítségével hozható létre.

BIOFIZIKA

Autokatalitikus és oszcilláló enzimreakciók vizsgálata

A hidrogenáz autokatalitikus oszcilláló reakciója vékonyrétegben

13

REDOX MEMBRÁNFEHÉRJÉK KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Bérczi Alajos

E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

A citokróm b561 fehérjék szerkezete és működése

14

1971-ben skandináv kutatók marha mellékvesekéreg idegsejtjeiben találtak egy olyan membránba ágyazódott b-típusú citokrómot, amely (1) elektronokat szállított a biomembrán egyik oldaláról a másikra, de nem volt tagja a mitokondriális elektron-transzportláncnak, (2) nélkülözhetetlen volt az idegsejtekben termelődő ingerületátvivő anyagok szintézisénél és (3) működéséhez C-vitaminra volt szükség. Ezt a fehérjét – a spektroszkópiai tulajdonságok alapján – citokróm b561 (Cyt-b561) fehérjének nevezték el. A fehérje minden fontos fizikai és kémiai jellemzőjét meghatározták már, pontos térszerkezete és működési mechanizmusa azonban mindmáig ismeretlen. Az elmúlt 10 évben kiderült, hogy a citokróm b561 fehérjéhez hasonló fehérjék megtalálhatók az élővilág minden magasabb szervezettségi szintjén, állatokban és növényekben egyaránt. Sőt, mindezen élőlényekben több, aminosav- összetételükben egymástól többé-kevéssé különböző, de a Cyt-b561 fehérjéhez hasonló fizikai és kémiai paraméterekkel rendelkező fehérjét is azonosítottak. Valamennyi ilyen fehérje együtt egy fehérjecsaládot alkot, amelynek tagjaira az a legjellemzőbb (lásd az ábrát), hogy (1) a biomembrán egyik oldalán egy elektront (e–) vesznek át C-vitamin molekuláktól (ASC), (2) az elektront a fehérjék – biomembránba beágyazódott „testükön keresztül” – átszállítják a biomembrán másik oldalára, és (3) ott átadják elektronra várakozó molekuláknak (Aox). A fehérjecsalád névadó tagjánál ez az elektront fogadó molekula a C-vitamin-gyök molekula (Aox ASC*), a fehérjecsalád újonnan azonosított tagjainál azonban mindmáig ismeretlenek az elektront befogadó molekulák. Az már most is bizonyos, hogy a Cyt-b561 fehérje-

család valamennyi tagja valamilyen szinten szerepet kap a C-vitamin anyagcserében. laboratóriumi kísérleti eredmények alapján az is feltételezhető, hogy a fehérjecsalád egyes tagjai részt vesznek a vasanyagcsere folyamatban. Bizonyított továbbá az, hogy a fehérjecsalád egy másik tagja akkor jelenik meg rákos sejtekben, amikor „aktiválódnak” a rákos sejt bizonyos védekezési mechanizmusai. Jelen kutatások legfontosabb területei: (1) az elektront befogadó molekulák és (2) más elektront szolgáltató molekulák azonosítása a Cyt-b561 fehérjecsalád tagjainál, illetve (3) a molekulák pontos szerkezetének meghatározása, hiszen csak ezek ismeretében lehetséges a tudásunk hasznosítása akár a gyógyításban, akár a növénynemesítésben, akár a gyógyszerkutatásban.

A Cyt-b561 fehérjecsalád tagjainak szerkezeti és működési modellje

MEMBRÁN BIOFIZIKA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Páli Tibor

E-mail: [email protected]

Biomembránok és membránfehérjék spektroszkópiára alapozott szerkezetbiológiája féle szerkezeti adatok és ismert fehérjeszerkezetek felhasználásával modellezzük egy-egy ismert aminosav szekvenciájú, de ismeretlen szerkezetű fehérje szerkezetét. Ebben a megközelítésben korábbi módszereket integrálunk és fejlesztünk tovább. Mind a kísérleti, mind az elméleti munkában külön figyelmet fordítunk a membránfehérjéknek a vízzel és a membrán lipid molekuláival való kölcsönhatására. Ezzel a projekttel a membránfehérjék szerkezetének megjóslásában is előre kívánunk lépni. Az ábra leírása: Működése során a V-ATPáz 6 alegységből álló központi gyűrűje, melyet a hozzá kapcsolódó tengellyel együtt rotornak nevezünk (sárga és barna alegységek), forgó mozgást végez a membránhoz merevebben rögzített alegységekhez képest (szürke és zöld alegységek).

BIOFIZIKA

Ahhoz, hogy megértsük egy-egy fehérje működését, elengedhetetlen, hogy megismerjük azt a szerkezetét, amelyben működni képes. A csoport fő kutatási témái a protont szállító membránfehérje komplex, a vakuoláris proton-ATPáz (V-ATPáz) működési mechanizmusa, valamint a membránfehérjék funkcionális 3-dimenziós szerkezetének kialakulása, gombolyodása és a szomszédos molekulákkal való kölcsönhatása. Módszerünk az, hogy a működő membránfehérje rendszereken mért szerkezeti, dinamikai és termodinamikai adatok felhasználásával funkcionálisan releváns molekula és fizikai modelleket készítünk. Az élő sejtekben az ionok nem egyenletesen oszlanak el. Ez egyes életfolyamatoknak következménye, míg másoknak hajtómotorja is egyben. A magasabb rendű sejtek belső kamráiban és a sejtek közötti térben a közeg általában savasabb kémhatású, mint a citoplazma. Ezt egy membránfehérje komplex, a V-ATPáz biztosítja, amely ennél fogva számos normál életfolyamatban és bizonyos betegségekben is fontos szerepet játszik. A V-ATPáz egy biomembránba ágyazott molekuláris motornak tekinthető, amely a sejtplazma ATP molekuláit elbontja és az ebből nyert kémiai energiát felhasználva protonokat pumpál az adott sejtmembrán másik oldalára. Kutatásaink egyik célja az ATP lebontását és a proton szállítását összekapcsoló forgó mechanizmus részleteinek megértése. A közelmúltban elsőként sikerült megmérnünk a rotor forgási frekvenciáját olyan V-ATPázban, amelyen - más mérésekkel szemben sem genetikai, sem kémiai módosítást nem kellett eszközölni. Felfedeztük azt is, hogy oszcilláló elektromos tér befolyásolja a V-ATPáz aktivitását. Másik fő projektünkben olyan új módszert fejlesztünk ki, amellyel működő membránfehérjéken mért külön-

A vakuoláris proton-ATPáz (V-ATPáz) főbb alegységei és forgási mechanizmusa

15

BIOKATALÍZIS A BIOÜZEMANYAGOK ÉS BIOREMEDIÁCIÓ TERÜLETÉN KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Rákhely Gábor E-mail: [email protected]

Bioüzemanyagok, biofinomítás

BIOFIZIKA

Alternatív bioüzemanyagok olyan megújuló energiaforrásokból állíthatók elő, mint pl. a Nap. A fényenergia egyrészt közvetlenül hasznosítható fotobiohidrogén termelésre, másrészt biomasszává, energianövénnyé vagy szerves hulladékká alakítható. A szerves biomaszszából kivonjuk az összes értékesíthető anyagot, majd a maradékot energetikailag hasznosítjuk. A maradék szerves anyagok hidrogén, biogáz, illetve alkoholok termelésére használhatók anaerob sötét fermentáció segítségével. Biohidrogén Hidrogén számos, többek között biológiai módszerrel is előállítható. A hidrogenázok, illetve a nitrogenázok azok az enzimek, melyek képesek hidrogén fejlesztésére. Elsődleges kutatási célunk, hogy megértsük a hidrogén metabolizmus molekuláris eseményeit és a sejt anyagcsere kapcsolatait. A foto- és sötét fermentációs megközelítések kombinálásával egy kétlépcsős eljárást fejlesztettünk ki hidrogén termeltetésére, több EU-s program keretében. A folyamatok metabolikus hátterét genetikai, molekuláris biológiai, funkcionális genomikai és biofizikai módszerekkel tártuk fel. A technológiát az ipari alkalmazásokhoz még tovább kell fejleszteni. Biogáz A biogáz termeltetése egy komplex anaerob erjedési folyamat, mely számos mikróba láncba szerveződő 16

működését foglalja magában. Kutatásaink célja, hogy megértsük a fermentációs láncolat minden lépését, és ezt felhasználva, a biogáz termelését intenzifikálni tudjuk. A folyamatok során bekövetkező eseményeket kémiai, analitikai, mikrobiális és metagenomikai eszközökkel követjük. Ezek az ismeretek lehetővé teszik, hogy új biotechnológiai eljárásokat fejlesszünk ki a biogáz gazdaságos termeltetésére. Bioremediáció Zöld üzemanyagok veszélyes hulladékokból is termeltethetőek. Több ízben sikerrel kapcsoltuk össze a bioremediációs technikákat bioüzemanyag termeléssel. Számos biotechnológiai eljárást fejlesztettünk ki különféle veszélyes szerves anyagok ártalmatlanítására. A lebontási folyamatok biokémiai mechanizmusát hagyományos és korszerű, nagy áteresztőképességű módszerekkel tárjuk fel. Fágterápia A bakteriofágok komoly alternatívát jelentenek az antibiotikumokkal szemben, mert alkalmazhatóságuk egyaránt kiterjed a gyógyászat, az élelmiszerbiztonság és a hétköznapi alkalmazások területére. Humán, állati és növényi patogén mikróbák elleni fágokat izolálunk és jellemzünk genomikai és mikrobiológiai módszerekkel azért, hogy szelektív, de hatékony biokontrol készítményt tudjunk kifejleszteni e mikróbák ellen.

FEHÉRJE BIOFIZIKA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Zimányi László E-mail: [email protected]

Elektrontranszfer fehérjékben, biofotonikai alkalmazásokkal vizsgálata. Porózus szilíciumból ún. fotonikus kristályok állíthatók elő, olyan térben periódikus sokrétegű szerkezetek, melyekben a rétegvastagságok a fény hullámhosszának nagyságrendjébe esnek, és melyek optikai törésmutatója ennek megfelelően periódikusan változik. A pórusokat biomakromolekulákkal átitatva különleges optikai és – elektronvezető fehérjék esetén – elektromos tulajdonságokkal rendelkező minták készíthetők. A terület jelentőségét az adja, hogy bioszenzorok, de akár gyógyszermolekulák bevitelére alkalmas mikroszkopikus porózus szilícium darabkák is készíthetők, melyeket a sejtek felvehetnek, és melyek ott ártalmas mellékhatások nélkül lebomolhatnak.

BIOFIZIKA

Kutatásaink egyik célja a fehérjék elektromos vezetési mechanizmusának jobb megértése, illetve annak vizsgálata, hogy egyes fontos fehérjék esetében a természet optimalizálta-e, és ha igen, hogyan, az elektronvezetés folyamatát. Ezzel kapcsolatban különösen a citokróm b561 fehérjecsalád egyes tagjait vizsgáljuk. Ilyen fehérjék mind növényekben, mind állatokban előfordulnak, a sejt vagy egyes sejtalkotók határfelületi membránjában, és az egyik oldalon a C-vitamintól (aszkorbáttól) átvett elektront a membrán másik oldalán adják le. Ezzel vagy egyes idegrendszeri átvivő molekulák (neurotranszmitterek) szintézisét vagy a vas felvételét segítik, de létezik daganatfejlődést gátló citokróm b561 fehérje is. Kísérleti módszerekkel és modellszámításokkal határozzuk meg egyes elektront szolgáltató vagy elektront felvevő molekulák kapcsolódásának erősségét a fehérjéhez, a fehérjében lévő és az elektronátvitelben fontos szerepet játszó két hem csoport tulajdonságait és azt, hogy a fehérjét kitöltő anyag milyen szerepet játszik az elektron szállításában. A fehérjét alkotó egyes aminosavak más tulajdonságú aminosavakra történő célzott lecserélésével ezek szerepét vizsgáljuk a fehérje elektronszállító működésében, különös tekintettel azokra az aminosavakra, melyek az összes ismert citokróm b561 fehérjében az adott pozícióban azonosak, azaz az evolúció által konzerváltak. Másik kutatási irányunk a porózus szilícium és fehérjék kölcsönhatásával előálló sajátságos hibrid anyagok

Makropórusos szilíciumréteg felülnézetben, pásztázó elektronmikroszkópban

17

BIOLÓGIAI BARRIEREK KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Deli Mária

E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

Biológiai gátrendszerek és gyógyszerbejuttatás

18

Gátrendszerek, mint például az erek belső falát borító belhámsejtek védik a szervezetet a károsító tényezőktől és teremtenek szabályozott körülményeket az élettani működéshez. A gátrendszerek működésének legfontosabb elemei a sejteket összekötő szoros kapcsolatok és a sejtmembránok aktív pumpái, amelyek a káros anyagokat tartják távol. A gátrendszerek ugyanakkor a gyógyszerek bélrendszerből történő felszívódását és idegrendszerbe való bejutását, így számos betegség hatékony gyógyítását is nehezítik. Új módszereket keresünk a hatóanyagok gátrendszereken történő jobb átjuttatására. Az SZTE kutatóival együttműködve, nanorészecskék alkalmazását tanulmányozzuk a vér-agy gáton keresztüli célzott idegrendszeri bejuttatásra. Célunk, hogy olyan anyagokkal jelöljük a nanorészecskék felszínét, melyek szállítófehérjékhez kapcsolódva segítik a gátrendszereken való átjutást. A sejtkapcsolatok megnyitása jelenti a másik lehetséges útját a sejtek közötti anyagáramlás fokozásának. A szoros kapcsolatok visszafordítható és biztonságos megnyitására szintetikus lipideket és peptideket tesztelünk. Másik fő kutatási irányunk a vér-agy gát sérülése betegségekben. A cukorbetegség, a hasnyálmirigy-gyulladás, az epilepszia és az Alzheimer-kór létrejöttében fontos tényezők hatását tanulmányozzuk a gátműködésre, és védőanyagokat azonosítunk. Igazoltuk, hogy az Alzheimer-kór kialakulásában szerepet játszó amiloid peptidszakaszok közvetlenül károsítják az agyi hajszálerek sejtjeit, ami kivédhető egy halolajban is megtalálható telítetlen zsírsav alkalmazásával. Tenyészetes modellen vizsgáljuk a gyógyszerbejuttatás, valamint a betegségek károsító hatása elleni védelem új lehetőségeit. Kifejlesztettünk egy sza-

badalommal védett modellt három sejttípus együtt tenyésztésével a vér-agy gát működésének vizsgálatára, valamint gyógyszerjelölt vegyületek agyba való bejutásának becslésére. A Biomolekuláris Elektronika Kutatócsoporttal együtt egy új mikrofluidikai integrált eszköz előállításán dolgozunk, amely a gátrendszerek komplex vizsgálatát teszi lehetővé. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Gátrendszerek széleskörű vizsgálatára alkalmas új modellek fejlesztése a gyógyszeripar számára is hasznos lehet. Az új gyógyszerbeviteli utak feltárására, valamint a gátrendszerek védelmére irányuló kutatásaink hozzájárulhatnak egyes betegségek hatékonyabb kezeléséhez.

A vér-agy gát szabadalmaztatott tenyészetes modellje és kísérletes felhasználása

A VÉR-AGY GÁT ÉLETTANA ÉS KÓRÉLETTANA KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Krizbai István E-mail: [email protected]

A vér-agy gát szerepe agyi metasztázisokban és gyulladásos folyamatokban Kísérleteink ugyanakkor fényt derítettek arra is, hogy az agyi hajszálereket bélelő endotélsejtek képesek gyulladásos citokinek termelésére, így a vér-agy gátnak sokkal nagyobb szerepe lehet az agyi gyulladásos kórképekben, mint azt eddig gondoltuk. Az agyi endotélsejtek és a vér-agy gát működését szabályozó molekuláris mechanizmusok megismerése jelentősen hozzájárul egyes idegrendszeri betegségek patomechanizmusának megértéséhez.

BIOFIZIKA

A központi idegrendszer működéséhez elengedhetetlen egy elkülönített biokémiai környezet, amelynek kialakításában alapvető szerepe van a vér-agy gátnak. E gátat az agyi hajszálerek endotélsejtjei képezik. Számos olyan központi idegrendszeri megbetegedés ismeretes, mint például az agyi ischaemia vagy a központi idegrendszer gyulladásos és daganatos megbetegedései, amelyek a vér-agy gát sérüléséhez és ezáltal a központi idegrendszer homeosztázisának felbomlásához vezethetnek. Ennek súlyos következményei lehetnek a kórkép lefolyását illetően. Ugyanakkor, éppen a vér-agy gát relatív impermeabilitása az, ami megakadályozza, hogy különböző gyógyszerek terápiás koncentrációban jussanak be az agyba. Csoportunk kutatásainak célja az agyi endotélsejtek működését fiziológiás és patológiás körülmények között szabályozó molekuláris mechanizmusok megismerése. Ehhez úgy in vitro mint in vivo módszereket alkalmazunk. Az in vitro vizsgálatokhoz a vér-agy gátnak egy laboratóriumi körülmények között létrehozható modellrendszerét alkalmazzuk, míg a közelmúltban beszerzésre került kétfoton mikroszkóp segítségével in vivo is nyomon tudjuk követni az agyi kapillárisokban lezajló folyamatokat. Egyrészt azt vizsgáljuk, hogy milyen szerepet játszik a vér-agy gát különböző rosszindulatú daganatok agyi áttéteinek kialakulásában, másrészt arra vagyunk kíváncsiak, hogy hogyan vesznek részt a vér-agy gát sejtjei a központi idegrendszer gyulladásos folyamataiban. A közelmúlt kutatásai során sikerült olyan jelátviteli molekulákat és fehérjebontó enzimeket azonosítanunk, amelyek a melanómasejtek és az emlőkarcinóma-sejtek a vér-agy gáton keresztül a központi idegrendszerbe történő átvándorlását szabályozzák. Ezen molekulák új terápiás célpontokat képezhetnek.

A: Melanómasejtek kitapadása az agyi endotéliumhoz. B: Melanómasejtek (zöld) károsítják az agyi endotélsejtek közötti kapcsolatokat (piros)

19

NEURONÁLIS PLASZTICITÁS KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Siklós László

E-mail: [email protected]

BIOFIZIKA

Intra- és extracelluláris folyamatok kapcsolatai a neurális lézióban

20

Kísérleteink az idegi degeneráció általánosítható vonásainak megértésére irányulnak. Kísérleti objektumunk a laboratóriumi (vad típusú vagy transzgenikus) egér, modellrendszerünk a mozgató idegrendszer. A modell kiválasztásánál azt tartottuk szem előtt, hogy a mozgató idegsejtek sejttestei a központi idegrendszerben, axonvégződései pedig a vázizmokban helyezkednek el. Ez utóbbiak a mozgató idegrendszeri betegségben szenvedő betegekből egyszerű sebészi eljárással eltávolíthatók, vizsgálhatók, s az eredmények az állatkísérletekből kapott hasonló adatokkal közvetlenül összevethetők. Így a kísérletek során az állatok agyában vagy gerincvelőjében tapasztalt megfigyelések a humán központi idegrendszeri történésekre könnyebben adaptálhatók. Mivel ez egyéb betegségek esetében nem megoldható, kutatási szempontból a modell kitüntetett szerepet játszik a neurodegeneratív betegségek körében. Ezek a betegségek rendszerint gyógyíthatatlanok, kiváltó okuk – örökletes formáiktól eltekintve – ismeretlen, de számos, lefolyásukat meghatározó, közösen előforduló károsító folyamatot azonosítottak. Az egyes patomechanizmusok megállítására irányuló terápiás próbálkozások általános sikertelensége arra utalhat, hogy az alapvető mechanizmusok ismeretében, illetve ezek kölcsönhatásainak felderítésében vannak hiányosságok – így vizsgálataink ezekre irányulnak. Kísérleteink részben azon a klinikai megfigyelésen alapulnak, hogy egyes mozgató idegsejtek a betegséggel szemben különböző ellenállást mutatnak: amíg pl. a

végtagokat beidegző gerincvelői mozgató idegsejtek vagy az arcideget vagy a nyelvalatti ideget tápláló sejtek a betegség során elpusztulnak, addig a közös szemmozgató ideg sejtjei még a betegség végstádiumában is érintetlenek. Így a kísérleti állatokban ezek tervezett korrelatív analízise, stresszre adott válaszainak összehasonlító vizsgálata a rezisztencia lehetséges okait fedheti fel. A betegség progressziója során az azonosított patológiai folyamatok számos ponton kapcsolódva egymás hatását erősíthetik. Ezt az alábbi ábrán illusztráljuk: a mozgató idegsejtekben a sérülés hatására az intracelluláris kalciumszint megnő (A: színskálán ábrázolva), a sejtek stressz jeleket bocsátanak ki (B: MCP-1 piros szín), aminek hatására a környező mikroglia sejtek (B: zöld szín) aktiválódnak, és visszahatnak a sérült sejtekre. Az ilyen típusú kölcsönhatások kísérleti állatokban történő vizsgálata végső soron a patológiai folyamatok kölcsönös összefüggésének megszakítására irányul.

Sérült idegsejt (A) és környezetének (B) elváltozásai

BIOMAG CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Horváth Péter E-mail: [email protected]

Fenomika: élet a pixelek mögött. Sejtek fenotípusos elemzése nagy áteresztőképességű mikroszkópia segítségével tünk, (2) omikai analízist végzünk és (3) populáció szintű jellemzőket azonosítunk. A képi, molekuláris, omikai és populáció szintű méréseinket a páciensek klinikai adataival kombinálva, a jövőben lehetőségünk nyílik a páciensek közötti hasonlóságok elemzésére, és ezen eredmények felhasználására a személyre szabott gyógyszertervezésben vagy korai diagnosztikában. A BIOMAG labort két különálló labor alkotja, melyek nagyon szoros együttműködésben dolgoznak, fizikailag a Szegedi Biológiai Kutatóközpontban és a Finnish Institute for Molecular Medicine intézetben, Helsinkiben. A labor nagy áteresztőképességű, egysejt kinyerésére alkalmas mikroszkópokkal van felszerelve.

BIOKÉMIA

A BIOMAG (Biological Image Analysis and Machine learning) kutatócsoport biológiai problémák megoldására fejleszt számítógépes algoritmusokat. Kutatásunkat a számítástudomány, az agykutatás, a rákkutatás és az omikák határterületére fókuszáljuk – mindezt kísérleti laboratóriumi, fénymikroszkópos, számítógépes képfeldolgozási, és gépi tanulási módszerek kombinációjának segítségével. Olyan interdiszciplináris projekteken dolgozunk, melyeknek célja sejtvonalak, primer emberi minták és szövetmetszetek sejtjeinek automatikus felismerése és azok morfológiájának leírása. Ezt követően történik az egyes sejtek teljesen automatikus kinyerése, molekuláris feltérképezése és összetételének vizsgálata omikai vizsgálatokkal. A kinyert jellemzők kombinálásával lehetőségünk nyílik neurodegeneratív, valamint daganatos betegségek személyre szabott analízisére és hosszútávon azok gyógyítására. Ennek megvalósítása érdekében, 2D és 3D mikroszkópiát kombinálunk új generációs képelemző és mesterséges intelligenciából származó módszerekkel. Projektjeink során baktériumokról, vírusokkal fertőzött sejtvonalakról, daganatos metszetekről, egér, patkány és emberi agyszeletekről készült gyakran 1.0001.000.000 mikroszkópos képen 2D és 3D képszegmentálást végzünk, megkeressük és rekonstruáljuk az egyes sejteket, illetve azok sejtalkotóinak struktúráját. Aktív regressziós és klasszifikációs gépi tanulási módszereink segítségével automatikusan azonosítjuk a sejtek fenotípusát. Speciális fenotípus osztályból származó egyes sejteken (1) célzott nagy felbontású mikroszkópos és elektrofiziológiai felvételeket készí-

(a) és (b) Az első lépés az automatizált mikroszkóppal készített képek előzetes feldolgozása, melyet (c) képfeldolgozó és (d) gépi tanulási módszerek követnek, a különböző sejttípusok teljesen automatikus azonosítása céljából. A mintát ezt követően (e) és (f) a lézer mikrodisszekciós készülékbe helyezzük, és egy közelítő, majd egy magas precizitású regisztrációval azonosítjuk és kinyerjük a betegségek szempontjaiból fontos sejteket. A kivágott sejteket szekvenáljuk (g)

21

DNS-FEHÉRJE KÖLCSÖNHATÁSOK CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Kiss Antal

E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

Irányított DNS-metiláció

22

Az emlősök, így az ember DNS-ében is a négy közismert bázis (adenin, citozin, guanin, timin; A, C, G, T) közül a citozinok egy része metilált formában van (5-metilcitozin; m5C). A metilált citozinok CG dinukleotidokban találhatók (m5CG). A metilált citozinok száma és eloszlása változik az egyedfejlődés során, függ a sejttípustól és megváltozik egyes betegségekben, így különösen a rákos átalakulás során. A DNS-metiláció biológiai szerepe intenzív kutatások tárgya. Jelenlegi ismereteink szerint a gének átíródásáért felelős promoter szekvenciák metilációja az adott gén működésének kikapcsolásához vezet. A DNS-metiláció fő szerepe valószínűleg egyes genomrégiók kifejeződésének tartós gátlásában, a szöveti differenciálódás meghatározásában, állapotának fenntartásában van. A genom kiválasztott helyeinek célzott metilálása nagyban elősegítené a DNS-metiláció biológiai szerepének alaposabb megismerését, egyes betegségek kóroktanának felderítését, és új terápiás eljárásokhoz is vezethetne. Erre az ún. irányított DNS-metilációra már több próbálkozás történt, ezek közös alapelve az volt, hogy egy CG-specifikus DNS metiltranszferázt (MTáz) egy olyan fehérjéhez kapcsoltak, amely képes a „célzott“ CG hely szomszédságában a DNS-hez kötődni és így irányítódoménként a MTázt a célzott CG hely közelébe juttatni, ezáltal elősegítve annak preferenciális metilálódását (ábra). Az eddig közölt módszerek azonban nem megfelelőek, elsősorban azért, mert a metiláció nem elég specifikus, azaz nemcsak a célzott helyek metilálódnak.

Kutatásaink célja az irányított DNS-metiláció módszerének javítása, elsősorban a metiláció specifitásának növelése. Kísérleteinkben az SssI nevű bakteriális DNS MTáz különböző változatait használjuk. Az SssI MTáz fontos tulajdonsága, hogy szubsztrátspecifitása megegyezik az emlős DNS MTázokéval (m5CG). Munkánkat két nemzetközi projekt keretében végezzük. Aacheni kutatókkal együttműködve azt vizsgáljuk, lehet-e irányítódoménként az eddig alkalmazott DNS-kötő fehérjék helyett a kettősszálú DNS-hez szekvenciaspecifikusan kötődő oligonukleotidokat használni. A másik, 2015-ben induló munkánkat egy, az EU Horizont 2020 keretprogramja által támogatott konzorcium tagjaként végezzük. Ennek a kutatásnak a célja annak felderítése, hogy az emlőrákok kemoterápiás kezelése során gyakran fellépő, és a kezelést meghiúsító rezisztencia kialakulásában mi a DNSmetiláció szerepe.

irányítódomén CG

kötőhely

CG-spec. MTáz CG célzott hely

CG

Az irányítódomén a célzott CG hely közelébe juttatja a hozzá kapcsolt DNSmetiltranszferázt

GOMBA GENOMIKA ÉS EVOLÚCIÓ CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Nagy László

E-mail: [email protected]

nyei, így kiváló modellként szolgálnak a komplex soksejtűség evolúciójának vizsgálatára. Kutatásaink célja feltárni a soksejtűség evolúciójának genetikai törvényszerűségeit. A soksejtűség megjelenése számos, abban szerepet játszó géncsalád evolúciójára hatással volt, ami a genomika, transzkriptomika és bioinformatika módszereinek kombinálásával vizsgálhatóvá vált. Csoportunk teljes genom szekvenciák és génexpressziós mintázatok alapján azonosítja a soksejtűségben szerepet játszó géneket, regulációs hálózatokat, és rekonstruálja azok evolúcióját. Többek között azt vizsgáljuk, hogy a soksejtűség kialakulásában milyen szerepet játszottak a genom különböző régiói, új gén duplikátumok, idegen eredetű (pl. horizontálisan szerzett) gének és különböző regulációs hálózatok újrahuzalozása. E kutatásokon keresztül a soksejtűség és általában az evolúciós innovációk kialakulásának általános törvényszerűségeit kívánjuk megérteni.

Filamentous fungi

Yeasts (loss of multicellularity)

Evolution of 3D multicellularity

Subproject II

Unicellular fungi

Evolution of fractal-like multicellularity

Subproject I

Az evolúció egyik legnagyobb lépése a soksejtű élőlények megjelenése volt. A soksejtűséggel számos, az egysejtűektől elzárt adaptációs lehetőség nyílt meg, többek között a nagyobb testméret, a magasabb szerveződési szintek vagy a komplex 3-dimenziós struktúrák, amelyek a fajok közötti kompetícióban előnyösek. A soksejtűség különböző szintjei az élő szervezetek legtöbb fejlődési vonalában kialakultak a baktériumoktól a növényeken, állatokon keresztül a gombákig. Szerveződési szint szerint megkülönböztetünk egyszerű és komplex soksejtűséget; míg az egyszerű soksejtűség esetében egymással többé-kevésbé megegyező sejtekből álló halmazokról, kolóniákról vagy fonalakról beszélünk, addig a komplex soksejtű élőlények többszörösen differenciált 3-dimenziós struktúrákkal rendelkeznek. Míg az egyszerű soksejtűség az evolúció során egymástól függetlenül számos alkalommal megjelent (több mint 25 alkalommal), addig a komplex soksejtűség legtipikusabb formájában csupán a gombáknál, növényeknél és állatoknál fejlődött ki. A gombák evolúciójának egyik legfontosabb eseménye a hifa megjelenése volt, ez fémjelzi az egyszerű soksejtűség gombáknál kialakult formáját. A hifák által alkotott micéliumhálózat a szubsztrátum hatékony felderítéséhez és a tápanyagok gyors felvételéhez adaptálódott, valamint számos kórokozó gomba elsődleges eszköze is a fertőzés kialakításában. A hifás növekedésre képes gombák több csoportjában megjelentek makroszkópikus termőtestek, komplex soksejtű struktúrák, melyek az ivaros szaporodásban játszanak szerepet. A termőtestek konvergens evolúció eredmé-

BIOKÉMIA

A gombák evolúciójának nagy lépései: egy integratív komparatív genomikai megközelítés a komplexitás evolúciójának megértéséhez

Fruiting bodies

Subproject III

A soksejtű gombák kialakulásának két fő lépése és a másodlagosan egysejtű gombák (élesztők) evolúciója

23

KISÉRLETI EVOLÚCIÓBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Pál Csaba

E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

Az antibiotikum-rezisztencia evolúciója baktériumokban

24

A mikroorganizmusok nagy populációjuk, magas mutációs rátájuk és rövid generációs idejük révén rendkívül gyorsan képesek alkalmazkodni a legkülönfélébb stresszkörülményekhez. Ezt a folyamatot különösen jól érzékelteti kórokozók antibiotikumokkal szembeni ellenállóképességének rendkívül gyors evolúciója. Van-e lehetőség arra, hogy ezt a folyamat specifikus beavatkozások révén lelassítsuk? Hogyan befolyásolják különböző stresszhatások és nehézfém fémszennyezés az antibiotikumokkal szembeni érzékenységet? Hogyan és hány lépésben alakulhat ki rezisztencia több antibiotikummal szemben? Ezeknek a kérdéseknek a megválaszolásához elengedhetetlen a rezisztencia kialakulását szabályozó genetikai faktorok feltérképezése. Hála a szinte teljes genetikai állományra kiterjedő Escherichia coli mutáns és gén expressziós könyvtárak jelenlétének, mára azonosíthatók azok a gének, amelyek nem közvetlenül az ellenállóképesség mértékét, hanem annak evolúcióját befolyásolják. Munkánk során ötvözzük a funkcionális genomika, a laboratóriumi evolúciós vizsgálatok és a rendszerbiológia módszertanát. Papp Balázs csoportjával szoros együttműködésben, csoportunk másik fő törekvése, hogy automatizált eljárásokkal meglévő gyógyszerhatóanyagok újszerű, a korábbinál hatásosabb kombinációit állítsa elő. Amellett, hogy a gyógyszeripar újabb hatóanyagok kifejlesztésén fáradozik, egyre inkább szerepet kap a már meglévő szerek olyan újszerű kombinációinak (ún. „hatóanyagkoktélok”) megtalálása, amelyek hatásosak a rezisztens törzsekkel szemben is. legtöbb ilyen keresési eljárás azonban egy adott hatóanyagkönyvtárban

található vegyület összes lehetséges páros kombinációját teszteli, amely nagy könyvtárak esetén, vagy amikor kettőnél több hatóanyag közötti kölcsönhatás felderítése a cél, alkalmatlan stratégiának bizonyul. A hatóanyag-kombinációk lehetséges terének gyors és költséghatékony átkutatására intelligens kísérlettervezési eljárások nyújthatnak megoldást. Célunk egy olyan munkaállomás kiépítése, amely nemcsak emberi beavatkozás nélkül végez el nagyszámú, elemi molekuláris és mikrobiológiai feladatot, hanem a csatlakoztatott számítógéppel, a megfelelő beépített mesterséges intelligencia algoritmusok révén kiértékeli az eredményeket, újabb kísérleteket javasol és hajt végre a különböző biológiai hipotézisek tesztelésére. Olyan algoritmusokat fejlesztünk, amelyek automatizált kísérlettervezés és robotizált eszközvezérlés ismételgetésével optimális összetételű hatóanyagkoktélt állít elő.

Mikroorganizmus (élesztő) kolóniák vizsgálata a laborban

SZÁMÍTÓGÉPES RENDSZERBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Papp Balázs

E-mail: [email protected]

A modern biológiai vizsgálati módszereknek köszönhetően, egyre többet tudunk meg az élőlények genetikai állományáról, a sejtjeiket felépítő molekuláris alkotókról és a köztük lévő kapcsolatokról, azaz a “molekuláris áramkörökről”. Növekvő ismereteink számos alapvető biológiai kérdés megválaszolására lehetőséget nyújtanak. Milyen általános szabályszerűségek alapján épülnek fel a molekuláris áramkörök? Az áramköri rajzok ismeretében számítógépes eljárásokkal előre tudjuk-e jelezni a sejt működését, például hogy egy baktériumsejt milyen tápanyagforrást tud hasznosítani? Hogyan befolyásolják a génekben bekövetkező mutációk és a környezeti változások (pl. gyógyszeres kezelés) az áramkörök működését? Meg tudjuk-e jósolni mely mutációk lesznek károsak az élőlény számára? Hogyan alakultak ki az evolúció során a természetben megfigyelt molekuláris áramkörök és miért pont ezek lettek sikeresek, nem pedig más, kémiailag lehetséges változatok? A csoport a két legjobban ismert egysejtű élőlényt, a kólibaktériumot és az élesztőgombát vizsgálva keresi a választ a fenti kérdésekre, amelyek a rendszerbiológia és evolúcióbiológia számára központi fontosságúak. A kutatások számítógépes biológiai eljárásokra és nagyléptékű molekuláris adatsorok előállítására, illetve elemzésére támaszkodnak. A csoport kutatási témái között központi helyet foglalnak el a molekuláris útvonalak evolúciójával kapcsolatos kérdések. Hogyan jönnek létre új anyagcsereutak az evolúció során? Az uralkodó nézet szerint új útvo-

nalak a meglévő enzimek mellékaktivitásaiból állnak össze (ezeket látens enzimaktivitásoknak is nevezzük). Ugyan az enzimek többsége mutat mellékaktivitásokat, de egyelőre keveset tudunk arról, hogy e nyersanyag mekkora része képes a sejt egésze szempontjából is hasznos újdonságot (pl. egy új tápanyag hasznosításának képességét) létrehozni. E nyitott kérdések megválaszolására a kutatócsoport nemrég összeállította az egysejtű kólibaktérium “látens” anyagcserehálózatát. E folyamat részeként irodalmi adatok alapján összegyűjtötte a fajban eddig leírt több száz mellékaktivitást és beépítette a kólibaktérium tankönyvekből is ismert anyagcseretérképébe. Az így kapott összesített anyagcseretérkép számítógépes szimulációjával kimutatható volt, hogy a látens aktivitások egy jelentős része valóban képes új útvonalakat létrehozni és ezáltal egészen új tulajdonságokkal ruházhatják fel a sejtet, amit kiterjedt kísérletes vizsgálatok is megerősítettek.

BIOKÉMIA

Evolúciós innovációk eredete az anyagcserében

evolúció

tápanyagok új anyagcsereút kiépülése

Evolúciós innovációk a baktériumok anyagcseréjében

25

GENOMMÉRNÖKI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Pósfai György E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

A kólibaktérium (Escherichia coli) háziasítása

26

Gyógyszerek, táplálékkiegészítők, vakcinák, bioüzemanyagok, ipari alapanyagok termeltetésére széles körben használják az E. coli baktériumot. A kólibaktérium környezetbarát, olcsó, önmagát megújító sejtgyárként – megfelelő genetikai átprogramozás révén – hasznos anyagok széles skálájának előállítására késztethető. A természetből nyert kólibaktérium évmilliós evolúciója során azonban nem ezekhez a célokhoz alkalmazkodott, így a genetikai átprogramozás sokszor nehézkes, a sejtgyár nem eléggé hatékony. Csoportunk az E. coli baktérium genetikai tervrajzának nagyléptékű, racionális átalakításával foglalkozik. A cél egy könnyebben programozható, az erőforrásokat hatékonyabban hasznosító sejtgyár készítése. Az átalakításhoz olyan genommérnöki módszereket fejlesztünk, melyek segítségével tetszőleges, precíz genetikai átalakításokat tudunk végezni a baktérium génkészletében. Alkalmazásukkal a felhasználás szempontjából szükségtelen, illetve előnytelen géneket elimináltuk, ún. minimál E. coli sejtet hoztunk létre. A minimál E. coli sejtbe növekedést gyorsító, illetve a genetikai programozást megkönnyítő géneket ültettünk. További átalakítás révén a sejt genetikai stabilitását növeltük meg. Az átalakított E. coli sejt számos tulajdonságában (nagyobb fiziológiai uniformitás és genetikai stabilitás, nagyobb egészségügyi biztonság) meghaladja a kiindulási alapul szolgáló természetes sejtet. A minimál E. coli sejtet együttműködő amerikai partnereinkkel (Scarab Genomics llC, USA) közösen szabadalmaztattuk, és mind kutatási, mind biotechnológiai

célra kereskedelmi forgalomba hoztuk. A minimál sejt továbbfejlesztése folyamatos. A különféle felhasználói célok (pl. DNS, fehérje vagy metabolit jellegű hatóanyagok termeltetése) az általános „sejtjavításon” túl speciális genetikai átalakításokat is igényelnek, ennek megfelelően különféle specializált sejteket állítunk elő. Alapkutatási célból pedig arra használjuk a minimál sejtet, hogy jellemzésével a sejtműködést leíró modelleket tökéletesítsük, illetve hogy segítségével a laboratóriumban felgyorsítva újrajátsszuk és analizáljuk az evolúció kritikus lépéseit.

Génkiejtésekkel egyszerűsített kólibaktérium kromoszómájának sematikus képe

OPIOID RECEPTOR CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Benyhe Sándor E-mail: [email protected]

Kettős támadáspontú hatóanyagok fejlesztése kábítószer receptor komplexek célzott jelölésére lalkozik. A kettős támadáspontú ligandok működésének jobb megismerése gyógyszertani szempontokból perspektivikus, mert hozzásegíthet a meglevőknél hatékonyabb és mellékhatásoktól mentes fájdalomcsillapító molekulák, valamint a kábítószer-függőség kezelésére alkalmas új típusú gyógyszerek megvalósulásához.

BIOKÉMIA

A G-protein kapcsolt receptor fehérjék (GPCR) együttese a humán genomban kódolt legnagyobb fehérjecsalád. Jelentőségüket fokozza, hogy a GPCR hatóanyagok képezik a forgalomban lévő gyógyszerek több, mint a felét. A receptorok sejtmembrán-kötött, heptahelikálisan felcsavarodott fehérjék, melyek egyetlen polipeptid-láncból szerveződnek. G-protein kapcsolt receptorok közvetítik az egészségügyi és társadalmi szempontokból is rendkívül fontos kábítószerek (drogok) hatásait. Az ópiumszármazékok, mint a fájdalomcsillapító morfin, a legveszélyesebb utcai drog, a heroin és a drogfüggőség kezelésében használt metadon az opioid receptorokhoz kapcsolódnak. A kannabisz vagy marihuána hatásaiért a CB1 és CB2 típusú kannabinoid receptor proteinek felelősek. Az utóbbi évek intenzív kutatásai kimutatták, hogy az egyedi monomer receptorok fehérjefehérje kölcsönhatások révén viszonylag könnyen és gyakran összekapcsolódnak a sejtmembránban, és a kettőzött (dimer-) vagy a még összetettebb oligomer formák jelenthetik a sejtekben ténylegesen működő receptor szerkezeteket. A dimerizálódott receptorok jelölése megkísérelhető kettős támadáspontú, kémiailag összekapcsolt molekulák (bivalens ligandok) alkalmazásával, amelyek első funkciós csoportja az egyik, második funkciós csoportja pedig a másik receptorral lép kölcsönhatásba. A kutatócsoport heterogén opioid- (mű, delta és kappa), nociceptin, valamint kannabinoid receptorok kombinált ligandjainak tervezésével, fejlesztésével és hatásvizsgálatával fog-

Összekapcsolódott (dimerizált) heptahelikális receptor fehérjék modellszerkezete

27

ÁLLATGENETIKAI ÉS MOLEKULÁRIS NEUROBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Sántha Miklós E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

Betegségmodellek kifejlesztése és alkalmazása

28

A humán betegségek egy jelentős része - mint pl. a szív és érrendszeri vagy a neurodegeneratív elváltozások nem tanulmányozhatóak közvetlenül az emberen. A betegségek megismerésében az állatmodellek alkalmazása nélkülözhetetlen segítséget nyújt. Az állatmodellek révén a betegség kialakulása (pathomechanizmus), az elváltozások részletei szövettani, biokémiai, molekuláris biológia módszerekkel vizsgálva jobban megismerhetővé válnak. Az állatmodellek legnagyobb jelentősége azonban a betegségek kialakulását megelőző, a kórfolyamatot befolyásoló gyógyszerjelölt molekulák kipróbálásában rejlik. Az állatmodellek közül különlegesen jelentősek az egérmodellek, mert fenntartásuk aránylag könnyű, gyorsan szaporodnak, genetikai kódjuk ismert, jól jellemzett, génkészletük közel áll az emberéhez, valamint génállományuk módosítására jól kifejlesztett módszerek állnak rendelkezésünkre. laboratóriumunkban az elmúlt évek során előállítottuk a hyperlipidemia és az atheroszklerózis több egérmodelljét (apoB-100, hCETP transzgenikus, valamint apoB-100/biglycan és apoB-100/hCETP kettős transzgenikus egereket). Jelenleg a hyperlipidémia szerepét tanulmányozzuk a neurodegeneráció kialakulásában és a neurodegeneráció egy új egérmodelljének kifejlesztésén dolgozunk. Vannak olyan transzgenikus egereink is, amelyek révén a biglycan és a kis molsúlyú hősokk fehérjék (Hsp27, HSPB2 és HSPB3) kardioprotektív, valamint neuroprotektív hatását tanulmányozhatjuk.

a kardiovaszkuláris és neurodegeneratív betegségek kialakulását megelőző, illetve a már kialakult betegséget befolyásoló új gyógyszermolekulák kifejlesztésére.

Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Transzgenikus egérmodelljeink lehetőséget teremtenek

Neurodegeneráció kialakulása ApoB-100 transzgenikus egerekben. Vad (-/-); heterozigota (+/-) és homozigota (+/+) transzgenikus egerek agyának a) horizontális b) sagittális MRI felvétele c) statisztikai kiértékelés

KÉMIAI BIOLÓGIA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Tömböly Csaba E-mail: [email protected]

Új tulajdonságokkal rendelkező fehérjék, fehérje-kis molekula kölcsönhatások Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A fehérje alapú gyógyszermolekulák fejlesztése intenzíven növekvő terület, ahol a gyógyszerként való alkalmazhatósághoz a fehérje tulajdonságait optimalizálni kell, valamint az előállítási költségeket hatékonyabb módszerek alkalmazásával csökkenteni kell. Ehhez lényeges hozzájárulás várható a kémiai biológiai módszerektől. A kutatás eredményeként megismert, a fehérjefehérje kölcsönhatásokra, valamint a ligandum-kötődés és a receptor aktiváció szerkezeti körülményeire vonatkozó általános összefüggések közvetlenül is hasznosíthatók hatóanyagok tervezésében. a)

BIOKÉMIA

Az élő szervezetek számára kulcsfontosságú, hogy több tízezer különböző fehérjemolekula a megfelelő helyen és időben, meghatározott térszerkezettel rendelkezésre álljon. Amennyiben ez a rendszer sérül, kóros elváltozást tapasztalunk. Ennek korai detektálásához és hatékony kezeléséhez ismernünk kell az érintett fehérjék szerkezetét és funkcióját. Ehhez nagy tisztaságú, homogén fehérjemintákra, valamint speciális „riporter” molekulák beépítésére van szükség. A kémiai biológia a preparatív és elméleti kémia eszköztárát alkalmazza a biológiai problémák megoldására, valamint biológiai folyamatok befolyásolására. Így alkalmas a fehérjemolekulák kémiai információtartalmának specifikus növelésére. A kémiai módszerek általános alkalmazhatóságának azonban gátat szab, hogy az a szerkezet, amellyel egy fehérjemolekulának rendelkeznie kell specifikus funkciójának ellátásához, csak bizonyos körülmények között stabil. Ezért olyan magas specificitást mutató kémiai reakciók kutatásával foglalkozunk, amelyek fiziológiás körülmények között is alkalmazhatók. Rekombináns és szintetikus fehérje fragmensekből, peptidekből kiindulva állítunk elő specifikusan módosított fehérjéket, majd a fehérje funkciója és szerkezete közötti összefüggéseket kísérleti és elméleti szerkezetvizsgálatok útján tanulmányozzuk. Félszintetikus lipoproteinek spontán membrán-asszociációját, G-fehérje kapcsolt receptorok dinamikai sajátságait és a ligandumkötődést befolyásoló kölcsönhatásokat, valamint a ligandumkötődés által előidézett és jelátvitellel összefüggésbe hozható szerkezeti változásokat molekuladinamikai módszerekkel atomi szinten modellezzük. Az így nyert információkra támaszkodva alkotunk képet a fehérje-fehérje kölcsönhatások dinamikai sajátságairól, valamit a ligandum-kötődés és receptor aktiváció szerkezeti részleteiről.

b)

a) Koleszteril lipoproteinek szintézise, majd élő sejtek membránjába juttatása b) Hidratált DOPC modell membránba ágyazott MOP receptor modellje

29

MOLEKULÁRIS STRESSZBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Vígh László

E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

A membránok és a stressz: a molekuláris alapoktól a lipidterápiáig

30

A Molekuláris Stresszbiológiai Csoport irányításával, több hazai és külföldi kutatócsoport és ipari partnerek közreműködésével folytatott kutatás-fejlesztéseink homlokterében az ún. „lipidterápiára” alkalmas kismolekulák szelekciója, hatásmechanizmusának feltárása, valamint farmakológiai hasznosíthatóságának vizsgálata áll. Tudományos szenzáció volt a célzott membránkölcsönhatásra képes, nem-toxikus hidroximsavak stresszfehérje (molekuláris chaperon) koindukciós képességének felismerése, az ún. „membrán-szenzor” elv alapjainak lerakása. Később feltártuk e molekulák lehetséges membránlipid hatóhelyét, ill. legújabban azokat a plazmamembránból induló komplex szignalizációs utakat, amelyekkel interferálva a megfelelően tervezett hatóanyagok olyan patológiás állapotok gyógyítására válhatnak alkalmassá, mint a 2. típusú diabétesz, a szívinfarktus vagy a különböző neurodegeneratív és rákos betegségek. A membrán támadáspontú, originális „chaperon gyógyszer” típusú hatóanyagok felismerését célzó, sejtalapú szűrőrendszerek továbbfejlesztése jelenleg a lipidArt Kft. koordinációjával folytatódik. A K+F technológiáink kulcselemét képező ultraszenzitív és nagy információtartalmú fluoreszcencia mikroszkópiás vizsgálatainkat a bécsi University of Technology, Applied Physics Intézetének munkatársaival együttműködésben végezzük. A biológiai membránok mikroheterogén struktúráját is figyelembe venni képes „csúcstechnológia” lehető-

vé teszi az élő sejtek membránjai topológiájának és dinamikájának minden eddiginél nagyobb feloldását, a patológiás membránváltozások hiperfinom tér- és időfelismerését. Ez a módszer tágabb értelemben lehetőséget biztosít a legkülönbözőbb membránfüggő jelenség (receptorkutatás, immunológiai vizsgálatok, jelátviteli és transzport folyamatok stb.) mélyebb megértéséhez, azok eddig feltáratlan részleteinek tisztázásához. Tevékenységünk másik, komplementer kulcseleme a lipidomika, melynek révén akár izolált membrándoménekből is lehetséges a „lipidsokaság” molekula-speciesz szintű elemzése. E két technológia kombinációja révén válik reális céllá a stresszfehérje válasz célzott, „lipidterápiás” korrekciója a különböző betegségekben.

GÉNMŰKÖDÉS SZABÁLYOZÁS CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Boros Imre Miklós E-mail: [email protected]

Gének működését szabályozó epigenetikai hatások vizsgálata folyamatok és módosításuk lehetőségei sok izgalmat keltenek és intenzíven kutatott területet jelentenek. Mi azt vizsgáljuk, hogy a DNS és hiszton fehérjék alkotta kapcsolatot a hisztonok kémiai szerkezetének módosításai hogyan változtatják meg. Egyszerűen kezelhető kísérleti rendszert alkalmazva vizsgáljuk, hogy milyen fehérjék vesznek részt a hisztonok módosításaiban az élő sejtekben, mit okoz ezeknek a hibája vagy hiánya, és legfőképpen, hogy mi módon lehet a működésüket úgy módosítani, hogy azzal káros folyamatokat lassítsunk vagy előnyösöket gyorsítsunk.

BIOKÉMIA

A testünk minden sejtjében jelenlévő genetikai anyag (DNS) kettős funkciója, hogy nemzedékről–nemzedékre átvigye az örökséget és biztosítsa annak megjelenését, amit génkifejeződésnek neveznek. A gének működése olyan molekulák szintézisét biztosítja, amelyek meghatározzák tulajdonságainkat. Bár minden sejt tartalmazza a teljes genetikai információt, a sejtek egyes típusai annak csak egy–egy részét képesek használni, mert a gének többsége bennük folyamatosan kikapcsolt állapotban van. A gének tartós ki- és bekapcsolásában becsomagolásuk módja meghatározó. A sejtek magjában a gének anyaga, a DNS, ugyanis jellegzetes fehérje molekulákkal, hisztonokkal kapcsolódik, és a DNS mint fonal kis orsókra, hiszton magok köré tekeredik. A hiszton fehérjék és a DNS mint a mágnes ellentétes sarkai vonzzák egymást és fenntartják a szoros kapcsolatot, ami pedig gátat szab a DNS-ben rögzített genetikai információ értelmezésének. Ahhoz, hogy egy-egy gén működhessen, a hisztonok és a DNS kapcsolatát meg kell lazítani – a DNS-t le kell tekerni a fehérje orsóról. Vagy éppen fordítva, ha egy-egy génnek a tartós kikapcsolása a cél, annak módja a hisztonok és a DNS közötti kapcsolat még szorosabbra fűzése lehet. Mivel a gének tartósan megváltozott működése oka lehet daganatok kialakulásának, sejtek gyógyszerekkel szembeni ellenállóképességének, szükséges a szövetek pótlásához és együtt jár az öregedéssel is, így könnyen belátható, hogy a génműködést biztosító

A genetikai anyag DNS (fehér) és a hiszton fehérjék (sárga, zöld, kék és piros) kis gyöngyöket alkotva találhatók a sejtekben

31

DROSOPHILA SEJTBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Deák Péter

E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

Az ubikvitin-proteaszóma rendszer szerepe a sejtfolyamatok szabályozásában

32

A sejtciklus szabályozásában jelentős szerepe van az ubikvitin-proteaszóma rendszer által koordinált fehérjelebontásnak. A fehérjelebontás irreverzibilis természete biztosítja a sejtciklus egyirányúságát, és szerepe van a sejtfolyamatok szabályozásában is. Ebben a folyamatban alapvető szerepe van egy rövid polipeptidnek, az ubikvitinnek, amely poliubikvitinláncot alkotva, kovalensen kapcsolódik fehérjékhez, így ezek a proteaszómális degradáció célpontjaivá válnak. Az ubikvitin-függő fehérjelebontás két egymást követő folyamatra osztható: célfehérjék megjelölésére poliubikvitin-láncokkal és a megjelölt fehérjék proteaszómális lebontására. A jelölő és lebontási mechanizmusok mellett az ubikvitin-oldalláncokat moduláló vagy eltávolító, valamint a sejten belüli ubikvitin-körforgást biztosító dezubikvitiláló (DUB) enzimek is hozzájárulnak a célfehérjék specifikus és hatékony lebontásához. A proteolízis specifitását biztosító ubikvitin jel létrehozásának, majd megszüntetésének, valamint a sejtek ubikvitin-egyensúlyát és körforgását szabályozó molekuláris mechanizmusoknak a megismerése feltétlenül szükséges olyan alapvető biológiai folyamatok megértéséhez, mint például az egyedfejlődés, sejtciklus, DNS-hibajavítás vagy a programozott sejthalál. Ezeknek a kutatásoknak a jelentőségét jelzi, hogy egyre inkább nyilvánvalóvá válik: az ubikvitin-proteaszóma rendszert érintő genetikai rendellenességek kapcsolatban vannak több humán betegséggel, beleértve fejlődési a rendellenességeket, a neurodegeneratív betegségeket és a rákot is.

Csoportunkban az ubikvitilációban kulcsszerepet betöltő két fehérje komplex, az APC/C és a proteaszómaalegységek, a DUB enzimek és a poliubikvitin-receptorok szerepét vizsgáljuk a fehérjelebontásban és a sejtfolyamatok szabályozásában. Arra keresünk választ, hogy milyen fehérje-fehérje kölcsönhatások biztosítják a két komplex működését, mi a poliubikvitin-lánc kialakulásának molekuláris mechanizmusa, és hogyan jutnak el a poliubikvitilált fehérjék a lebontásukat végző proteaszómához. Ezen túlmenően, vizsgáljuk a sejtek ubikvitin-tartalmát és szabad, valamint kovalensen kötött ubikvitin-formák egyensúlyi változását és ezek szerepét a normális sejtfiziológia fenntartásában. Vizsgálatainkhoz a kiváló genetikai modellt, az ecetmuslicát (Drosophila melanogaster) használjuk, amely lehetőséget biztosít genetikai, molekuláris és sejtbiológiai kísérleti módszerek kombinált alkalmazására evolúciósan konzervált folyamatok vizsgálatában.

A DmUsp5 gén működésének szem-specifikus gátlása rendellenes sejtpusztulást indukál, melynek eredményeként a vad típusú szemhez (bal) képest csökevényes szemek (jobb) alakulnak ki

TUMORIMMUNOLÓGIAI ÉS FARMAKOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Vizler Csaba

E-mail: [email protected]

A tumor-gazda kapcsolat, a tumorellenes immunválasz és a tumorterápia új lehetőségeinek vizsgálata csökkentő gyógyszerjelöltek vizsgálatára. Gyógyszerjelöltjeinket további gyulladásos betegségekben, például szepszisben is vizsgáljuk. Tumorbiológiai és immunológiai kutatásaink során természetes hatóanyagok és szintetikus gyógyszerjelöltek daganatellenes aktivitását és hatásmechanizmusát vizsgáljuk szövetkultúrában fenntartott humán- és egér tumorsejteken, továbbá melanoma, emlőkarcinoma és leukémia állatmodellekben. Gyakorlattal rendelkezünk gyógyszerjelöltek felszívódásának, eloszlásának, anyagcseréjének, toxikológiájának vizsgálatában is (ADMETox vizsgálatok).

BIOKÉMIA

Immunrendszerünk fontos szerepet játszik a rosszindulatúan transzformálódott sejtek eltávolításában, a daganatok kivédésében. Ez a védelem azonban nem száz százalékos. Ennek ellenére léteznek eszközök arra, hogy a már kialakult daganatok esetében az immunrendszer aktiválásával, „átprogramozásával” hatékony daganatellenes immunválaszt idézzünk elő. Ilyen eljárás a tumorantigénekkel szembeni immunizálás, az immunválasz aktiválása az immunrendszer kommunikációs molekuláival (citokinekkel), az immunrendszert „átprogramozó” patogén baktériumokkal vagy baktérium-komponensekkel. Ezeket a jelenségeket szövettenyészetben, illetve állatmodellekben vizsgáljuk. A daganatok az immunrendszer mellett a szervezet egyéb szöveteivel is kölcsönhatásban állnak, speciális kötőszöveti vázuk és erezetük van. A tumor és a gazda kommunikációjának eszközeként többek közt a tumorok által termelt hólyagocskák, mikrovezikulák, exosomák szolgálnak. Munkacsoportunk ezt a jelenséget is igyekszik jobban megismerni, a daganatsejtek egymásra hatásának és a daganatok termelte mikrovezikulák tartalmának vizsgálatával. Az emberi immunrendszer rendkívüli összetettsége miatt hibalehetőségeket is hordoz magában, nem ritkán téves támadást indít saját fehérjéink, sejtjeink ellen. Ilyen autoimmun betegség célpontja a központi idegrendszer fehérállománya a szklerózis multiplex, a központi idegrendszer krónikus gyulladása esetén. Mi a szklerózis multiplex egérmodelljét (kísérletes autoimmun agyvelőgyulladás, EAE) használjuk gyulladás-

Laboratóriumi egér. A munkacsoport fő profilja a szövettenyészet alapú betegségmodellek és állatmodellek fejlesztése és felhasználása

33

NÖVÉNYGENOMIKA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐk:

Dr. Kondorosi Éva

E-mail: [email protected]

Dr. Kereszt Attila

E-mail: [email protected]

BIOKÉMIA

A növény- és baktériumsejtek fejlődése a nitrogénkötő szimbiózis kialakulása során

34

A mikroorganizmusok (baktériumok, mikroszkópikus gombák) képesek kapcsolatba lépni a legtöbb élőlénynyel, melyekkel a kölcsönhatások széles spektrumát (a predációtól a mutualizmusig) alakítják ki. A legszorosabb kölcsönhatások a partnerek számára kölcsönösen előnyös szimbiózisok során alakulnak ki, amikor például a két szervezet a másiknak hiányzó tápanyagokkal látja el egymást. A Növénygenomika Csoport kutatásai egy ilyen, a pillangósvirágú növények (bab, borsó, lucerna stb.) és a talajlakó rhizobiumok által a levegő nitrogénjének megkötését célzó szimbiózis vizsgálatára irányulnak. E szimbiózis kialakulása során a talajlakó rhizobium baktériumok a növények gyökerén (ritkábban a szárán) egy új szerv, a gyökérgümő kialakulását indukálják, melynek sejtjeiben megtelepednek és átalakulnak bakteroidoknak nevezett nitrogénkötő formává (1. ábra). A bakteroidok a levegő nitrogénjét átalakítják egy a már a növény által is hasznosítható vegyületté, ammóniává, míg a növények szénforrással és energiával látják el a baktériumokat. A csoport modellként a termesztett lucerna egyik közeli rokona, a Medicago truncatula és a Sinorhizobium baktériumok közötti kapcsolatot használja, ahol a növény úgy irányítja a baktérium sejtek fejlődését, hogy azok a növényi sejtekben visszafordíthatatlanul átalakulnak nagyméretű, poliploid (több genomkópiát hordozó) bakteroidokká. A csoport kiderítette, hogy a bakteroidok átalakulását a lucerna és közeli rokonai kisméretű, csak a gümőben termelt peptidek segítségével irányítják. A Medicago truncatula több mint

húszféle glicinben gazdag (GRP) és közel 600 ciszteinben gazdag (NCR) peptid termelésére képes, melyeket a szekréciós rendszeren keresztül juttat el a baktérium sejtekhez. A gümőfejlődés során különböző összetételű hullámokban termelődnek a baktérium sejtek membránjában és/vagy a citoplazmájában felhalmozódó peptidek, ami arra utal, hogy a peptideknek több bakteriális célpontja is lehet. A bakteriális célpontok és a baktériumok differenciálódását irányító „mester regulátor” peptidek azonosítása, valamint a peptidek hatásmódjának feltárása áll jelenleg a csoport kutatásainak középpontjában. Emellett olyan, más partnerekkel hatékony szimbiózist kialakító növényi és baktérium ökotípusok/törzsek segítségével, amelyek inkompatibilis kölcsönhatást hoznak létre, vizsgálják a szimbiotikus kapcsolat finomhangolását is.

A szimbiotikus nitrogénkötés színhelye: (A) Nitrogénkötő gümők Medicago truncatula növény gyökerén. (B) Gyökérgümő hosszanti metszete a fejlődési zónákkal. (C) Fejlődő (felső panel) és érett nitrogénkötő (alsó panel) bakteroidok a gyökérgümő sejtjeiben

MIKROBIÁLIS GENOMIKA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Maróti Gergely E-mail: [email protected]

Alga-baktérium interakciók elemzése és a közösségek hasznosítási lehetőségei A módszer hátránya, hogy először fel kell növeszteni az alga sejtkultúrát, majd a hidrogéntermeléshez ki kell cserélni a tápoldatot kénmentes tápoldatra. Ez a jövőbeli ipari alkalmazást tekintve komoly hátrányt jelent. Ráadásul a tápanyag-stressz hatására az algák fokozatosan elpusztulnak. Célok: 1. A baktériummal kevert és tiszta algakultúrák hidrogéntermelésének tanulmányozása sötétben és fényen, a különböző hidrogéntermelési módszerek kombinációban történő alkalmazása. 2. Az algatörzsek fotoszintetikus rendszerének vizsgálata, a modell algák hidrogéntermelési útvonalainak vizsgálata (direkt fotolízis, indirket fotolízis, fermentáció). 3. Az alga és baktérium partnerek kölcsönhatásának molekuláris szintű vizsgálata.

BIOKÉMIA

A zöldalgák rendkívül diverz metabolikus potenciállal bírnak, és felhasználásuk is sokrétű (pl. élelmiszeripar, biomassza alapú energiatermelés, szennyvíztisztítás). A tervezett projektben speciális alga-baktérium közösségek vizsgálatát végezzük: molekuláris, genomikai módszerekkel kívánjuk feltárni az algabaktérium interakciók metabolikus hátterét, és természetes és mesterséges bakteriális partnerek hatását kívánjuk vizsgálni Chlamydomonas, Scenedesmus és Chlorella zöldalga törzsek biohidrogén termelésére. Metatranszkriptomikai módszerekkel kívánjuk vizsgálni a fajok közötti interakciók szintjét, analitikai módszerekkel pedig azon molekulákat kívánjuk meghatározni, amelyek alapvető szerepet játszanak a szimbiotikus funkciók kialakításában. Az alga FeFe hidrogenázok képesek fotolitikus úton biohidrogén előállítására. Oxigénérzékenységük azonban komoly gátat szab a direkt fotolízis útján történő folyamatos hidrogéntermelésnek. Erre kínál megoldást az indirekt fotolízis alkalmazása, melynek során először a fényből nyert energia elraktározódik, majd a tartalék tápanyagok lebontásával felhasználódik. Az indirekt fotolízis egyik leginkább ismert példája a kénmegvonáson alapuló hidrogéntermelés. A kénmegvonás során a zöldalga sejtek fehérjetartalékaik lebontásába kezdenek a túlélésük érdekében. Ez a II. fotokémiai rendszer (PSII) szerkezeti fehérjéinek degradációjával jár, amely az oxigéntermelés leállását okozza. A gátolt oxigéntermelés és a működő sejtlégzés eredményeképpen a zárt kultúra anaerobbá válik, mely a hidrogenázok aktiválódását lehetővé teszi.

Algák fotolitikus hidrogéntermelési lehetőségei

35

LUCERNA GENETIKA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Endre Gabriella E-mail: [email protected]

GENETIKA

A szimbiotikus nitrogénkötés molekuláris háttere

36

A lucerna Genetika Csoport átfogó ismeretekkel és széleskörű tapasztalattal rendelkezik a növényi molekuláris biológiában, a szimbiotikus nitrogénkötés tanulmányozásában, valamint a klasszikus genetikában és a genetikai térképezésben ugyanúgy, mint a modern genomikában. Munkánk során elsősorban genetikai, genomikai és molekuláris biológiai megközelítéseket alkalmazunk a szimbiotikus gyökérgümő fejlődésének és a nitrogénkötés növényi génjeinek felderítésére, valamint pillangósvirágú fajok strukturális, összehasonlító és funkcionális genomikai vizsgálatára. A mutáns fenotípusból kiinduló, térképezésen alapuló klónozási stratégia mellett, a modern genomikai eszköztár színes palettáját is használjuk gének azonosítására, és reverz genetikával teszteljük szerepüket az adott biológiai folyamatban. A molekuláris markerekben való jártasságunkat már ökológiai diverzitás vizsgálatokban is kamatoztattuk, és reméljük, hogy további, például növénynemesítési projektekben is alkalmazhatjuk majd. laboratóriumunkban azonosítottuk a világon az első olyan növényi gént lucernából, genetikai térképezésen alapuló génizolálással, mely elengedhetetlen e szimbiózis kialakulásához. Azóta újabb és újabb gének azonosítása történt meg és folyik nálunk és a világ több országában is. Ezen pillangósvirágú növényi gének, valamint fehérje termékeik kutatásával célunk, hogy minél pontosabb ismereteket nyerjünk a nitrogénkötő szimbiózis folyamatának molekuláris alapjairól és annak a „normális gyökérfejlődéssel” való kapcsolatáról is. A megszerzett tudást hasznosítva törekszünk a biológiai nitrogénkötés hatékonyabbá tételére, illetve kiterjesztésére. A genomprogramok a szekvencia meghatározásán, a gének kifejeződési mintázatának vizsgálatán túlme-

nően célul tűzték ki az egyes gének, illetve termékük funkciójának a növény életében betöltött szerepének tisztázását is. Ennek eléréséhez a pillangósokban is több mutáns populációt hoztak létre nagyléptékű mutagenezis programokkal. Az európai inszerciós mutánspark egy részének fenntartása és fenotipikus jellemzése is folyamatban van laboratóriumainkban. Modern technikai eszközökkel ma már nagy mennyiségben előállíthatók molekuláris markerek. Az akár egyedi nukleotid változást is kimutató módszerekkel olyan részletes molekuláris jellemzéseket tudunk végezni, melyek többek között különböző szinteken végzett diverzitás vizsgálatok vagy markereken alapuló nemesítési munkák hatékony segítője is lehet.

Szimbiotikus nitrogénkötésre képes (baloldal) és képtelen (jobboldal) Medicago növények

Növekedő gyökérgümő és a kékkel festett baktériumok bejutása a növényi szövetekbe

LIMFOCITA JELÁTVITELI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Monostori Éva E-mail: [email protected]

Immunválasz-szabályozás autoimmun betegségekben és rákban Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A galektin-1 fehérje potenciális gyógyszer autoimmun és krónikus gyulladásos betegségekben. A galektin-1 immunszuppresszív funkciójának gátlása tumorokban lehetséges tumor terápiaként alkalmazható.

GENETIKA

Az immunválasz, vagyis a fertőzések elleni védekezés, szigorú szabályozás alatt áll. Az immunológiai egyensúly felborulása olyan súlyos károsodáshoz vezethet, mint az autoimmun (pl. sclerosis multiplex, rheumatoid arthritis) és a krónikus gyulladásos (pl. krónikus bélgyulladás, pikkelysömör) betegségek, neurodegeneratív betegségek (pl. Alzheimer kór) kialakulása, vagy belső védekezési képtelenség a rákosan elfajult sejtek ellen. E súlyos állapotok gyógyítása gyakran nem lehetséges, de mindenképpen nagy terhet ró a betegekre és az egészségügyre. A szervezet immunológiai egyensúlyának fenntartása részben az immunsejtek működésének szigorú szabályozásától, részben az immunválasz időben történő leállításától függ. Az egyik szabályozó faktor, az általunk vizsgált természetes immunszabályozó, gyulladáscsökkentő fehérje, a galektin-1. Munkánk során azt vizsgáljuk, hogy milyen módon fejti ki a galektin-1 fehérje immunszuppresszív hatását, hogyan érvényesül ez a funkció a rákos sejtek immunválasz elleni védekezésében. A galektin-1 immunválaszt gátló hatása előnyös az autoimmun és gyulladásos betegségekben, de hátrányt jelent rákos betegségek esetében, ahol a rák ellen kialakuló immunválasz gátlásának feloldása a cél. Ezért olyan molekulákat keresünk, melyek az első esetben fokozzák, második esetben gátolják a galektin-1 hatását.

A mesenchymális őssejtekben (MsC) termelődő galekin-1 fehérje kulcsszerepet játszik a tumor sejtek áttét képzésében. Egerek emlőjébe oltott daganat sejtek (4T1) áttétet képeznek a tüdőbe (lsd nyíllal jelzett hólyagocskák). A mesenchymális őssejtek segítik az áttét képzést (4T1+vtMSC), de csak akkor, ha galektin-1 fehérjét termelnek. A galektin-1 hiányos őssejtek nem támogatják a metasztázist (4T1+MSC gal-1-/-)

37

MESTERSÉGES KROMOSZÓMA ÉS ŐSSEJT CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Katona Róbert E-mail: [email protected]

GENETIKA

A kombinált emlős mesterséges kromoszóma-őssejt technológia alkalmazása az alapkutatásban és a terápiában

38

Testünk minden egyes sejtje 23 pár kromoszómát hordoz. Ezek a kromoszómák tárolják örökítő anyagunkat, amely összes tulajdonságunkat meghatározza (pl. szemszín). Kromoszómáink biztosítják, hogy amikor a sejtjeink osztódnak, akkor az utódsejtek is hordozzák összes tulajdonságunkat. Csoportunk munkája során sikerült előállítani egy olyan kromoszómát, amely gyakorlatilag nem hordoz más tulajdonságot, csak amelyet mi építünk bele. Ezért ezt a kromoszómát mesterséges kromoszómának neveztük el, hiszen mi határozzuk meg, hogy ez a kromoszóma milyen tulajdonságokat hordozzon és örökítsen. A mesterséges kromoszómák teljes mértékben úgy viselkednek, mint a természetes kromoszómák és nem zavarják meg a sejtek, szervek vagy teljes élőlények normális életét, működését. A mesterséges kromoszómákba bármilyen tulajdonságot beépíthetünk, a tulajdonságot kódoló örökítő anyag méretétől és a tulajdonságok számától függetlenül. Korábbi munkánk során kidolgoztunk egy új eljárást, amelynek segítségével ezek a mesterséges kromoszómák genetikailag öröklődő betegségek kezelésére alkalmassá válnak. Az eljárás lényege, hogy a mesterséges kromoszómába beépítjük a betegséget gyógyító gént. Az így előállított kromoszómát őssejtekbe juttatjuk be. Ez az alapja az úgynevezett kombinált mesterséges kromoszóma-őssejt terápiás eljárásnak. A módszer működőképességét egy súlyos idegrendszeri betegség (Krabbe betegség) egérmodelljének kezelésével bizonyítottuk. A kezelt egerek akár négyszer hosszabb ideig éltek, mint a kezeletlen társaik. Eredményeink alapján számos betegség kezelésére próbálunk új eljárásokat kidolgozni (SMA, X-SCID, emlődaganat). A mesterséges kromoszóma nagy mennyiségű fehérje termelésére is alkalmas. Ez lehetőséget

biztosít daganatellenes ellenanyagok és enzimterápiás fehérjék előállítására, amelyek azután a gyógyászatban is alkalmazhatók. A mesterséges kromoszóma számos alapkutatási probléma megoldására is alkalmas. A kromoszómák alkotóelemeinek szerveződése és működése, valamint a kromoszómák osztódása és utódsejtekbe történő örökítése egyszerűbben és pontosabban tanulmányozható a mesterséges kromoszómákkal. A mesterséges kromoszóma alkalmas fehérjék, fehérje komplexek termelésére és térszerkezetük meghatározására. Mivel a mesterséges kromoszómára akár 200 gén is feltölthető, így nemcsak egy gén, hanem akár teljes biokémiai útvonalak együttes tanulmányozása is lehetséges, akár úgy is, hogy számos gén működését egyidejűleg csendesítjük.

A képen a mesterséges kromoszómák zöld festéssel láthatók. A piros pöttyök mutatják a gyógyító gén jelenlétét a mesterséges kromoszómán. A kékre festett kromoszómák az egér őssejt vad típusú, normál kromoszómái

EMBRIONÁLIS ÉS INDUKÁLT ŐSSEJT CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Pirity K. Melinda E-mail: [email protected]

A szöveti differenciáció vizsgálata egér őssejt modellrendszerben őssejteknek olyan sejteket nevezünk, amelyek képesek a test bármely sejttípusát vagy szövetét létrehozni. Az őssejtek nemcsak a korai embrionális fejlődés során vannak jelen (embrionális pluripotens őssejt; ePS), hanem létrehozhatók a felnőtt szervezet testi sejtjeiből is (pl. bőrsejtekből). Ezeket a sejteket indukált pluripotens őssejteknek (iPS) nevezzük.

Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A differenciáció és újraprogramozás folyamatának pontosabb megismerése elengedhetetlen az új terápiás eljárások kifejlesztéséhez, mely az emberek egészségesebb életét és gyógyulását segítik elő. Az egyénre szabott, iPS sejt alapú gyógyszerteszteléses eljárások kifejlesztése pedig napjainkban is fontos kutatási és fejlesztési szakterület számos országban.

Csoportunk specifikusan az ún. Ring1 és Yy1 kötő fehérje (Rybp) szív és idegi irányú differenciációban betöltött szerepét vizsgálja. Kimutattuk, hogy az rybp gén hiányában az őssejtek differenciációja defektust szenved, és bizonyos sejttípusok nem vagy csökkent mennyiségben termelődnek (pl. ritmikus összehúzódásra képes szívizomsejtek). Kimutattuk továbbá, hogy az Rybp fehérje fontos szerepet játszik az idegrendszer fejlődésében, szintjének csökkenése velőcsőzáródási rendellenességekhez vezet, és működése esszenciális az embrionális fejlődés során. Célunk, hogy megértsük mi ennek az esszenciális fehérjének a pontos szerepe az eltérő sejttípusok és szövetek kialakításában, és hogy szöveti sejtekből (pl. bőrből) minél hatékonyabban tudjunk pluripotens őssejteket újraprogramozni.

GENETIKA

Mivel az őssejtek sejtkultúrában, laboratóriumi körülmények közt is fenntarthatóak, kiváló modellrendszerei a szöveti specializáció vizsgálatának. Csoportunk is ilyen pluripotens őssejtek segítségével vizsgálja, hogy: 1. hogyan alakulnak ki a szív és a központi idegrendszer sejtjei (differenciáció; amikor pl. őssejtből szívizomsejt vagy őssejtből idegsejt jön létre), 2. továbbá azt is vizsgáljuk, hogyan fordítható meg ez a folyamat (újraprogramozás; amikor pl. szívizomsejtből őssejt vagy idegsejtből őssejt (iPS) keletkezik).

Őssejtekből differenciáltatott szívizom- (zöld) és idegsejtek (piros). A sejtmagok kék és lila színűek

39

DNS REPARÁCIÓ CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Unk Ildikó

E-mail: [email protected]

GENETIKA

A DNS-ben tárolt információt megváltoztató hibák, a mutációk kialakulásának szabályozása

40

Napjaink egyik legfélelmetesebb betegsége a rák. A test egyes részein megjelenő és burjánzásnak induló sejthalmaz, daganat sok esetben az egész szervezet halálát okozza. A rák elleni küzdelmet rendkívüli módon megnehezíti a rák számtalan megjelenési formája, és a rákos folyamatot elindító okok sokfélesége. Sikeres gyógymód abban az esetben dolgozható ki, ha a molekulák szintjén meg tudjuk határozni a rákot kiváltó okot. Erre példa a Gleevec nevű gyógyszer, mely a leukémia egy bizonyos fajtáját nagy hatékonysággal gyógyítja. A Gleevec hatástalanítja azt a fehérjét, melynek túlműködése idézi elő a rákos sejtek folyamatos szaporodását. A rákos folyamatok nagy részének hátterében sejtjeink örökítő anyagában, a DNS molekulában létrejött változások, mutációk állnak. Mivel a DNS hordozza a sejtjeink felépítéséhez és működéséhez szükséges információt, a DNS-ben létrejövő módosulások, mutációk a sejt működését jelentősen megváltoztathatják. A fehérjék egy csoportja felelős a környezeti hatások által indukált mutációk rögzítéséért. E fehérjék működésében beálló rendellenességek elősegítik a mutációk felszaporodását, ezáltal a rák kialakulását, amit több, emberekben diagnosztizált eset is igazolt. Csoportunk célja, hogy a mutációk létrejöttét segítő, illetve gátló folyamatokat felfedje. Új fehérjéket, illetve ezek működését szabályozó mechanizmusokat kutatunk. Eddigi munkánk eredményeként már sikerült mutációk kialakulását alapvetően befolyásoló fehérjé-

ket és szabályozási lépéseket azonosítanunk. Vizsgálatainkat egy egysejtű élőlénnyel, az élesztőgombával végezzük, mivel az élesztő molekuláris mechanizmusai nagy hasonlóságot mutatnak az emberi sejtekben működő folyamatokkal. Az élesztőben azonosított, a mutációk kialakulását szabályozó fehérjék és folyamatok megfelelőit már célzottan lehet azonosítani humán sejtekben, és igazolni esetleges szerepüket a rákos folyamatok kialakításában. Reményeink szerint eredményeink hozzájárulnak majd a rákos betegségek okainak felderítéséhez és adott ráktípusra specifikus gyógyszerek kifejlesztéséhez.

DNS spirál

MUTAGENEZIS ÉS KARCINOGENEZIS CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Haracska Lajos E-mail: [email protected]

A világ egyik vezető halálozási oka a rák. Élete során minden ember szervezetében elindul valamiféle tumoros folyamat, bár ez sokszor nem fejlődik betegséggé. A daganatos megbetegedéseknek kis hányada örökletes, többsége az életkor előrehaladásával fokozatosan alakul ki. Számos bizonyíték támasztja alá azt, hogy a rákért a DNS-ben felhalmozódó hibák a felelősek. A DNS folyamatosan külső és belső károsító hatásoknak van kitéve, a napsugárzás, a dohányfüst és egyéb környezeti szennyező anyagok révén, illetve a sejtek anyagcseréje során keletkező vegyületek által. A kialakuló hibák egy részét a sejtjeinkben található DNS hibajavító enzimek képesek kijavítani, de a fennmaradó DNS-hibák daganatot okozó folyamatok mozgatórugóivá válhatnak. Kutatócsoportunk a daganatot okozó folyamatok közös sajátosságait és gyökereit kutatja. Egyfelől arra keressük a választ, hogy milyen molekuláris mechanizmusok működnek, miközben az egészséges sejt rákos sejtté alakul. laboratóriumunkban sikerült olyan géneket azonosítanunk és jellemeznünk, amelyek szerepet játszanak a DNS-hibák javításában és a DNS-ben kódolt információ megőrzésében. Ezek között találhatók ún. „tumor szuppresszor” funkcióval rendelkező gének is, melyek megfelelő működése egyfajta védelmet nyújt a rákot okozó folyamatok kialakulása ellen. Betekintést nyertünk számos mutagén anyag, pl. metiláló-ágensek vagy az ultraibolyasugárzás DNS-károsító, és ebből adódóan karcinogén hatásának molekuláris részleteibe is. Nem titkolt célunk, hogy az így szerzett ismeretinkkel új, lehetséges

támadáspontokat találjunk a rák terápiás kezelésében. Egy egészséges sejt daganatos sejtté alakulásához legalább öt-hat gén együttes mutációjára van szükség, de egy átlagos rákos sejt ennél is több mutációt hordoz. Valójában minden egyes daganatban különböző mutáns gének egyedi variációit találhatjuk meg. A molekuláris rákdiagnosztika célja ezeknek a genetikai változásoknak az azonosítása, melyek ismeretében előrevetíthetjük a betegség lefolyását, és lehetőséget teremthetünk az új típusú rákgyógyszerek személyre szabott alkalmazására is. Kutatócsoportunk másik célja, hogy hozzájáruljunk a tumoros betegségek egyénre szabott diagnosztikájának és terápiájának fejlődéséhez. Jelenleg a rák kialakulásában szerepet játszó gének kapilláris és új generációs DNS szekvenálását, kvantitatív PCR és DHPlC-módszer alapú diagnosztikáját fejlesztjük.

GENETIKA

Daganatos betegségek molekuláris háttere, egyénre szabott rákdiagnosztika és terápia

A DNS-t érő külső károsító hatások és a rák kialakulásának kapcsolata

41

TUMOR GENOM CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Mátés Lajos

E-mail: [email protected]

GENETIKA

A genetikai instabilitás mint a karcinogenezis motorja

42

A fejlett országok vezető halálozási oka a rák. A Nemzetközi Rákkutató Ügynökség adatai szerint 2012 folyamán világszerte 8,2 millió ember halt meg rákos megbetegedésben. A becslések szerint 2030-ra ez a szám elérheti a 13 milliót, az emberiség létszámának és az idősek arányának növekedése miatt. A rák kialakulása tekinthető egy a testünkben lezajló evolúciós folyamatnak. Ezt az evolúciós szemléletet Nowell vezette be 1976-ban. Elképzelése szerint a rákos sejtek genetikai instabilitása felelős a bennük azonosítható nagyszámú mutáció gyors kialakulásáért, míg a testen belüli közeg szolgáltatja a folyamat előrehaladásához szükséges szelekciós nyomást, mintegy a darwini evolúció analógiájára. A sejtek genomjában kialakuló mutációk jelentős hányada feltehetően ártalmas vagy legalábbis nem jelent előnyt a növekedésben. Esetenként azonban szaporodási előnyt jelentő ún. „driver” mutációk is megjelennek, amelyek az őket tartalmazó sejtek elszaporodáshoz és végső soron a rákbetegség kialakulásához vezetnek. Régóta ismert, hogy az új mutációk keletkezésének egészséges sejkekben mérhető sebessége nem volna elégséges a rákos sejtekben megfigyelhető nagy számú mutáció előidézéséhez. Ezért a már Nowell által is leírt genetikai instabilitás a rákbetegség kialakulási sebességét meghatározó egyik alapvető tényező. Az eddigiekből is jól látható, hogy a rákot tekinthetjük genomunk betegségének. Újabb tudományos eredmények arra is rámutattak, hogy a legtöbb daganattípus kialakulását a környezeti tényezők markánsabban segítik elő, mint az öröklött genetikai adottságok.

Ugyanakkor, a környezeti tényezők által okozott génmutációk kialakulásáért csak az esetek kisebb részében tehetők felelőssé a szervezetbe jutott mutagén anyagok, mint például a dohányfüst egyes komponensei. Munkánkkal az ezen megfigyelések közötti ellentmondást igyekszünk feloldani, egy olyan, az emberi szervezetben is működő mechanizmus vizsgálatával, mely különböző környezeti tényezők hatását képes génállományunk nyelvére lefordítani és genetikai instabilitást előidézni. Ez a belső mechanizmus mutagén anyagok szervezetünkbe jutása nélkül is, pusztán a minket érő környezeti stresszhatások egy részére reagálva, képes aláásni génállományunk integritását, előidézve ezáltal a rák kialakulását elősegítő genetikai változásokat. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Munkánk gyökeresen átalakíthatja a génjeink és életterünk kapcsolatáról alkotott képet, és ebből adódóan új távlatokat nyithat a rák kezelésében és megelőzésében.

Egérmodellben indukált májtumorok látható fényben, illetve megfelelő hullámhosszúságú gerjesztő fényben, amelynek hatására a rákos sejtekben jelen lévő fluoreszcens fehérje zöld fényt bocsát ki

IMMUNOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Andó István

E-mail: [email protected]

Az immunvédekezés konzervált egysége, a veleszületett immunitás is jellemző sokmagvú óriássejthez. A két egymást kiegészítő Drosophila modellen kapott eredmények emlős immun-modelleken szinte azonnal tesztelhető szabályozó és végrehajtó folyamatok megismerését teszik lehetővé oly módon, ahogy korábban a Drosophilában a laboratóriumunkban azonosított és jellemzett vérsejtspecifikus molekuláknak az állatvilágban általánosan jelenlévő homológjait azonosítottuk. A Drosophilán szerzett ismereteinket egy gazdaságilag kiemelkedő jelentőségű, azonban a közelmúltban számos tényező következtében nagy károkat elszenvedett rovarfaj, a házi méh immunrendszerének az összehasonlító jellegű vizsgálatában is hasznosítjuk.

GENETIKA

Célunk az immunrendszer fejlődésének és az immunválasz általános érvényű szabályainak megismerése a Drosophila modellszervezet vizsgálatán keresztül. Korábban a Drosophila immunválaszának több olyan elemét azonosítottuk, amelyek nagyfokú hasonlóságot mutatnak a gerinces szervezetekben zajló sejt-közvetítette immunreakciókkal, a mikrobák bekebelezésével és a testidegen részecskék szervezetből történő elhatárolásának krónikus gyulladásos folyamatával, a granulómaképződéssel. Megerősítettük azokat a korábbi észleléseket, melyek szerint a Drosophila immunrendszerének sejtes elemei, azoknak szövetekké történő szerveződése, illetve az e szövetekben zajló differenciálódását szabályozó folyamatok is szinte megegyeznek a gerincesekben fellelhető sejtes elemekkel és folyamatokkal. legutóbbi eredményeink azt sejtetik, hogy a folyamatok molekuláris szintű szabályozása is hasonló módon zajlik. Kísérleteink közvetlen célja az, hogy az eddiginél mélyebb betekintést nyerjünk a sejt-közvetítette immunitás szerveződésének és szabályozásának molekuláris folyamataiba a bekebelezés és a granulómaszerű védekezési reakciók és a reakciókat szabályozó elemek vizsgálatával. Drosophila melanogasterben létrehozott kísérleti rendszerünkben szabályozható a differenciálódást meghatározó faktorok szintje, és egyszersmind leolvasható e faktorok differenciálódást és a sejtes immunválaszt módosító hatása. A kísérleti rendszert összekapcsoljuk egy, általunk a közelmúltban felfedezett, a Drosophila ananassae granulómaszerű reakciójában kulcsszerepet játszó sejttípus, a sokmagvú óriás vérsejt vizsgálatával. Ez az eddig ismeretlen vérsejt mind morfológiai sajátságait, mind leszármazását, mind pedig funkcióit tekintve nagyon hasonlít az emlősök, így az ember granulómáira

A Drosophila és az ember immunrendszere hasonlóan szerveződik és funkcióikban egymáshoz hasonló sejtekből áll

43

AKTIN SEJTVÁZ SZABÁLYOZÁSI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Mihály József E-mail: [email protected]

GENETIKA

A sejtváz szerepe az idegsejt nyúlványok növekedésében

44

A fejlődés neurobiológia egyik legfontosabb és legérdekesebb kérdése a neuronális kapcsolatok kialakulása. A neuronhálózatok kialakulásának alapja, hogy az idegsejtek vékony nyúlványok, axonok és dendritek növesztésére képesek, amelyek nagy távolságban is megtalálják célsejtjeiket. Az axonok megfelelő irányba történő elmozdulását a környezetükből származó vonzó és taszító hatású navigációs jelek irányítják, az axonok végén található növekedési kúp aktin és mikrotubulus sejtvázának szabályozásán keresztül. Annak ellenére azonban, hogy ez egy hosszú ideje elfogadott általános elképzelés, nem világos, hogy az egyes navigációs faktorok pontosan hogyan és melyik sejtváz effektor aktivitását szabályozzák. Nem ismert az sem, hogy hogyan valósul meg a vonzó és taszító jelek integrálása a növekedési kúpban, és arról is nagyon keveset tudunk, hogy milyen mechanizmusok biztosítják az aktin és mikrotubulus sejtváz összehangolt működését. Kutatócsoportunk az elmúlt évek során klasszikus genetikai eszközökkel elsőként bizonyította, hogy Drosophilában az axonnövekedés során a filopódiális aktin filamentumok képződését a formin fehérjék családjába tartozó DAAM (Dishevelled associated activator of morphogenesis) és az Arp2/3 komplex segíti elő. Eredményeink összhangban vannak idegsejtkultúrák vizsgálatán alapuló eredményekkel, ezért a DAAM és az Arp2/3 komplex az axonnövekedés két evolúciósan konzervált molekuláris végrehajtó elemének tekinthető. Későbbi vizsgálataink során feltártuk, hogy a DAAM az ún. Wnt/PCP navigációs rendszer sejtváz effektora. legújabb kísérleteink pedig arra derítettek fényt, hogy az egyébként aktin-kötő fehérjeként ismert DAAM kölcsönhatást mutat a mikrotubulusokkal és több mikrotubulus-kötő fehérjével is, ami felveti

annak a lehetőségét, hogy részt vesz az aktin – és a mikrotubulus – polimerizáció koordinálásban. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A továbbiakban célunk, hogy jobban megértsük az axonok növekedését irányító navigációs rendszerek és az általuk szabályozott sejtváz effektorok közötti kapcsolatokat az egyedfejlődés és az idegi regeneráció során. Tekintve, hogy bizonyos fejlődési rendellenességek, baleseti sérülések és a neurodegeneratív betegségek is a neuron nyúlványok sérülésével járnak, az axonnövekedés vizsgálata hosszútávon hasznos információkat szolgáltathat bizonyos betegségek gyógyításához és potenciális, új gyógyszer célfehérjék azonosításához.

Az axon növekedési kúp szerkezete. A periférikusan elhelyezkedő filopódiumok aktinban (zöld) gazdagok, míg a központi területek főként mikrotubulusokat (kék) tartalmaznak, a dDAAM fehérje (piros) mindkét területen kimutatható

KROMATINSZERKEZET ÉS GÉNSZABÁLYOZÁSI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Sipos László

E-mail: [email protected]

Mindenki számára ismert, hogy testünket rengeteg sejt építi fel, melyek mind egyetlen sejt, a megtermékenyített petesejt utódai. Bár a sejtmagokban található genetikai információ - a kromoszómákra tagolt DNS - azonos, a különböző szövetekbe és szervekbe társuló sejtek mind kinézetre, mind funkcióban különböznek egymástól, mert egymástól eltérő részeit hasznosítják a sejtmagban található hatalmas információ-halmaznak. Ez a folyamat bonyolult szabályozó rendszerek működésének eredménye, melynek egyik szintje a kromoszómák szerkezetét érinti: az adott sejtben hasznosítandó információt lazább, míg a nem hasznosítandó információt tömörebb szerkezetű kromoszóma-szakaszok tartalmazzák. Ezt a folyamatot két, egymással ellentétes hatású géncsoport szabályozza. Ha a kromoszómák szerkezetét - s ezáltal az adott sejtre jellemző információ érvényesülését - szabályozó rendszer működése zavart szenved, akár úgy, hogy olyan információt is hasznosít az adott sejt, amelyet nem kellene, vagy épp ellenkezőleg, nem érvényesül az adott információ, súlyos fejlődési rendellenességek, illetve rákos megbetegedések alakulhatnak ki. Csoportunk a fent említett folyamatot, a génműködés kromoszómaszerkezeti szabályozását vizsgálja. Kísérleti modellrendszerként a genetikai vizsgálatokban már nagy sikerrel alkalmazott ecetmuslicát használjuk. Megdöbbentő, de a muslica és az emlősök nagyfokú hasonlóságot mutatnak nemcsak az egyes gének szintjén, hanem a kromoszómaszerkezetet szabályozó rendszer működésében is. Ez a hasonlóság olyan nagyfokú, hogy például egérből származó „tömörítő” gén

képes feladatát muslicában is részlegesen ellátni. Mi olyan kromoszómaszerkezeti elemeket tanulmányozunk, melyek „odavonzzák” magukhoz a kromoszóma tömörítésében, illetve fellazításában szerepet játszó gének fehérjetermékeit, illetve képesek meggátolni, hogy az egymással szomszédos laza, illetve tömör szerkezet „keveredjen” egymással, helytelenül be-, illetve kikapcsolva az adott kromoszómaszakaszon található géneket. Ilyen szerkezeti elemek elrontása a muslicában jól látható változásokat okoznak, például két szárnyuk helyett négy lesz, vagy épp ellenkezőleg, szárnyatlanok lesznek. Mindezen külső, látható változásokat a kromoszómák szerkezeti megváltozása okozza, melyet zöld fényű fluoreszencia (GFP) segítségével is nyomon követhetünk. Kísérleteink elsősorban az alapkutatás tárgyába tartoznak, de az említett hasonlóság miatt, az általunk szerzett információk más élőlényekre, így az emberre is átvihetőek.

GENETIKA

A génműködés kromoszóma-szerkezeti szabályozása

A kromoszóma-szerkezet és a génműködés változásainak nyomon követése GFP jelzőgén segítségével muslica agyban

45

DROSOPHILA IVARSEJT FEJLŐDÉSI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Erdélyi Miklós E-mail: [email protected]

GENETIKA

Az ivarvonal őssejt niche kialakulása és működése

46

Az állatvilágban a létfenntartási és a szaporodási funkciókat elkülönült sejtcsoportok látják el. Míg a létfenntartó funkciókra szakosodott testi sejtek az egyed halálakor megsemmisülnek, az ivarsejt leszármazási vonalból érett hím és női szaporítósejtek keletkeznek, melyek összeolvadásból jön létre az új generáció első sejtje. Az egyetlen sejtből kifejlődő új egyedben az ivarsejt leszármazási vonal sorsa a test többi részét alkotó sejtek sorsától a legtöbb állatfaj esetében az egyedfejlődés korai szakaszában elkülönül. laboratóriumunkban arra a kérdésre keressük a választ, milyen genetikai szabályozó mechanizmusok hatására válik el az ivarsejtek és a testi sejtek sorsa az egyedfejlődés során. Hogyan valósul meg a két alapvető sejttípus együttműködése az ivarszervek kialakulása és működése folyamán? Hogyan történik meg az ivarsejtvonal sejtek érett ivarsejtekké való differenciálódása? Kutatásainkat az ivarsejt vizsgálatok egyik legkedveltebb modellszervezetén, az ecetmuslicán, Drosophila melanogasteren végezzük. Drosophila melanogasterben a felnőtt ivarvonal sejtek őssejt jellegűek, vagyis osztódásaik során magukhoz hasonló differenciálatlan, valamint differenciációra képes leánysejteket egyaránt lépesek létrehozni. A legújabb kutatások szerint az őssejteket körülvevő testi sejtek alkotta szöveti környezetnek, az ún. nichenek kulcsszerepe van annak szabályozásában, hogy melyik leánysejt maradjon differenciálatlan és melyik kezdje el az érett szaporító sejt irányú differenciációt. Kutatásaink az ivarsejt őssejtek fejlődését irányító

niche további megismerésére is irányulnak. Olyan géneket azonosítunk, melyek működése az egyes niche sejtek kialakulását vagy működését szabályozzák. Vizsgáljuk az egyes niche sejtek szerepét az őssejtek fenntartásában, illetve az érett ivarsejt irányú differenciációban. A Drosophila-modellen végzett kutatásinkkal az ivarsejtek és általában az őssejtek működésére jellemző további általános ismereteket kívánunk szerezni. A Drosophila-petefészekben az őssejtek leánysejtjei differenciálódni kezdenek, ezáltal elkezdődik az elágazó piros képlettel jellemezett petekezdemény fejlődése (A). Az egyik általunk azonosított gén hibás működése torzult szerkezetű őssejt niche-t, az őssejtek leánysejtjeinek differenciálódási hibáját, végső soron a peteképzés elmaradását eredményezi (B). Az általunk azonosított gén működésének részletes feltárásával az őssejt-niche szerkezetét kialakító genetikai szabályozás jobb megértése válik lehetővé.

DROSOPHILA SEJTMAGI AKTIN CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Vilmos Péter

E-mail: [email protected]

Egy sejtvázalkotó, aktinkötő fehérje szerepe a sejtmagban bizonyos területein található. Az eddigi munkánk alapján mára az is világossá vált, hogy a Moe fehérjének mind a sejtmagba jutása, mind az onnan való kijutása szabályozott folyamat, továbbá, hogy a sejtmagban a génátíráskor képződő hírvivő molekulák sejtmagból való kiszállításában vesz részt. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A jövőben meg szeretnénk ismerni, hogy a Moe pontosan milyen szerepet játszik és milyen partnerekkel együtt tölti be feladatát a sejtmagban. Alapkutatási hasznán kívül, eddigi és jövőbeli eredményeink hozzájárulhatnak a Moe és rokon fehérjéinek a tumorképződésben betöltött szerepének teljesebb megismeréséhez, illetve bizonyos emberi betegségek (pl. Huntington-kór, Alzheimer-kór) esetében megfigyelt sejtmagi aktinhalmozódás megértéséhez.

GENETIKA

A sejtek citoplazmájában található vázrendszer legdinamikusabb építőeleme minden sejtmaggal rendelkező sejtben az aktin fehérjékből felépülő hálózat. Az elmúlt évtizedben az aktin felfedezése a sejtmagban jelentősen módosította az aktinnak a sejt életében betöltött szerepéről addig kialakult képet. A gének átírása, a sejtmagban termelődő hírvivő molekulák és bizonyos sejtmagi fehérjék kiszállítása a magból, az örökítőanyag sejtmagban történő átrendeződései mind aktinfüggő folyamatnak bizonyult. Mára az is világossá vált, hogy az aktin a magmembránon keresztül a sejtmagba az Importin-9 segítségével, míg a magból a citoplazmába az Exportin-6 nevű fehérje által folyamatosan szállítódik. Az aktin sejtváz nagyszámú és igen fontos feladatának elvégzését a citoplazmában jelen levő legalább nyolcvan, különféle aktinkötő fehérje teszi lehetővé. A laboratóriumunk által vizsgált ecetmuslica Moesin (Moe) fehérjéje egy népes aktinkötő fehérjecsalád egyetlen képviselője az ecetmuslicában. A mai, általános nézet szerint a gerinces állatokban található rokon fehérjékhez hasonlóan, a muslica Moe feladata sejtmembrán fehérjéknek a sejtváz aktinhálózatához való horgonyzása. A közelmúltban azonban laboratóriumunk bizonyította, hogy a Moe fehérje kis menynyiségben ugyan, de jelen van a sejtek magjában is. A Moe sejtmagban való elhelyezkedését az ecetmuslica óriás kromoszómákat tartalmazó sejtmagjainak segítségével vizsgálva (lásd ábra) azt találtuk, hogy a Moe fehérje elsősorban a magplazmában és a kromoszómák

A Moesin fehérje eloszlása az ecetmuslica óriás kromoszómákat tartalmazó sejtmagjában

47

DROSOPHILA AUTOFÁGIA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Juhász Gábor E-mail: [email protected]

GENETIKA

Az autofágia szerepe és szabályozása

48

Az autofágia egy minden eukarióta sejtre jellemző folyamat, melynek során a sejt saját citoplazmás anyagait, sejtszervecskéit bontja le a lizoszómákban. A bomlástermékek újrahasznosítása különösen fontos éhezéskor, illetve növekedési faktorok hiányában, hiszen ekkor az autofágia szükséges a sejtek és az élőlény túléléséhez. A folyamat alapszinten is zajlik, ez biztosítja a hibás térszerkezetű fehérjék és a sérült sejtalkotók (pl. reaktív oxigén gyököket termelő mitokondriumok) lebontását. Az autofágiához szükséges gének felfedezése forradalmasította a téma kutatását: míg 1999-ben mindössze 80 cikk jelent meg a témában, addig 2014-ben már mintegy 4300 kapcsolódó tanulmányt közöltek. Kiderült, hogy az autofág lebontás hibája számos emberi betegséghez kapcsolódhat: fertőzések, gyulladásos bélbetegség, idegrendszeri degenerációs betegségek (Alzheimer-kór, Parkinson-kór), különféle tumoros elváltozások, stb. Az autofágia kiválóan vizsgálható egy népszerű modellállat, a Drosophila melanogaster (gyümölcslégy, ecetmuslica) segítségével. Elsőként mutattuk ki azt, hogy az autofágia hibája csökkenti az állatok élethosszát az idegsejtek pusztulása miatt kialakuló mozgásképtelenség révén. leírtuk továbbá, hogy az autofágia-hiányos állatok különösen érzékenyek éhezésre vagy Parkinson-kórt okozó oxidálószer kezelésre. Ezek a megfigyelések összhangban vannak az autofág génkiütött egereken végzett kísérletek eredményeivel. A közelmúltban egy nagyléptékű kísérletsorozat révén számos további, autofágiához szükséges gént azonosítottunk. leírtuk az autofág transzportvezikulák és lizoszómák egyesüléséhez szükséges fúziós fehérjéket

és a velük együttműködő pányvázó komplexet. Jelenleg zajló vizsgálataink során további autofágiában szereplő géntermékeket jellemzünk, különös tekintettel olyan faktorokra amelyek csak egy adott sejttípusban kifejeződve szabályozzák ezt a folyamatot. Az autofágia potenciális szerepét bélrák és gyulladásos bélbetegség modellekben felnőtt szöveti őssejtekben is vizsgáljuk. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Az autofágia majdani gyógyászati célú modulációja számos nem kívánt mellékhatással járhat, melyeket modellállaton végzett kísérletekkel talán előrejelezhetünk. Emellett az emberi betegségek kialakulása és kezelése szempontjából igen fontos lenne csak bizonyos sejt- vagy szövettípusokra jellemző szabályozó molekulák felfedezése, hiszen ezek adott betegségre specifikus gyógyszerfejlesztési célpontként szolgálhatnak a jövőben.

Az autofagoszómális SNARE Syntaxin 17 hiányos sejtekben (ezek a képen zölden fluoreszkálnak) nem alakulnak ki éhezés hatására savas, lila színnel jelölt autolizoszómák, míg a szomszédos zsírsejtekben számos ilyen struktúra látható. A kék jelölés a sejtmagokat mutatja. A jobb oldali képpanel a lila színcsatornát ábrázolja szürkeárnyalatos megjelenítéssel

NÖVÉNYI FOTO- ÉS KRONOBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Nagy Ferenc

E-mail: [email protected]

Fény és napszakos ritmus indukálta jelátviteli láncok molekuláris mechanizmusa lúdfűben (Arabidopsis thaliana) hérjével kölcsönhatásba lépve, e kölcsönhatásokon keresztül, hullámhosszfüggő módon szabályozzák több száz gén kifejeződését. Csoportunk kutatómunkája azon molekuláris események vizsgálatára irányul, amelyek a fitokróm- és UVR-8 szabályozta jelátviteli láncok (végső soron pedig a fényfüggő növényi egyedfejlődés) elindítása, finomhangolása és leállítása szempontjából alapvető fontosságúak. Ezen a tág témakörön belül különös figyelmet fordítunk: (1) a napszakos ritmus fotoreceptorok által történő beállítását szabályozó molekuláris mechanizmus megismerésére; (2) a fitokrómok és az UVR-8 sejtmag és citoplazma közötti megoszlását közvetítő komponensek azonosítására; (3) annak tisztázására, hogy a fotoreceptorok működését miként módosítja ezek foszforilációja és szumoilációja; (4) annak megértésére, hogy mi a szerepe az intercelluláris jelátvitelnek a fitokróm- és UVR-8 szabályozta egyedfejlődésben.

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A növényeknek helyhez kötött életmódjuk miatt alkalmazkodniuk kell a változó élő és élettelen környezethez. A növények számára a legfontosabb környezeti tényező kétségtelenül a fény, amely azon kívül, hogy a fotoszintézis energiaforrása, a növényi fejlődéssel kapcsolatos, fontos jelzésként is szolgál. A növényekben specializált fényérzékelők (fotoreceptorok) alakultak ki, amelyek segítségével növekedésüket a környezet fényviszonyaiban történő változásokhoz tudják igazítani. Ezek a fotoreceptorok folyamatosan figyelik a beeső napfény hullámhosszát, erősségét, időtartamát és irányát. Ilyen fotoreceptorok az UVB-érzékelő UVR-8, a kék és UVA sugárzást elnyelő kriptokrómok, fototropinok, valamint a vörös és távoli vörös fényre érzékeny fitokrómok. A fitokrómok festékmolekulát (kromofórt) is tartalmazó fehérjék. A növényekben dimerként találhatók; mindegyik molekulájuk egy kovalensen kötött, nyitott tetrapirrol-láncból álló kromofórt tartalmaz. A fitokrómok biológiailag inaktív (Pr, λmax 660 nm) és aktív (Pfr, λmax 730 nm) formái ciklikusan átalakulnak egymásba, és a fény mennyisége és minősége által irányított kapcsolóként vesznek részt a fényfüggő növényi egyedfejlődés irányításában. Az UVR-8 az első ismert UVB-specifikus fotoreceptor. Inaktív formájában dimereket képez; UVB fény hatására monomerizálódik, és a monomerek indítják be a jelátviteli lánco(ka)t. Mind a fitokrómok, mind az UVR-8 biológiailag aktív formái a sejtmagban felhalmozódnak, és számos fe-

49

MOLEKULÁRIS STRESSZ- ÉS FOTOBIOLÓGIAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Vass Imre

E-mail: [email protected]

NÖVÉNYBIOLÓGIA

In vivo és in silico fotoszintézis A növények természetben egyedülálló képessége a Nap fényenergiájának átalakítása és a víz elbontásából származó protonok, valamint a légköri széndioxid megkötéséből származó szén felhasználásával szerves anyagok formájában történő tárolása. Ez a folyamat szolgáltatja végső soron a Föld szinte minden élő szervezete számára szükséges energiát, és egyben a magasabb rendű életformák számára elengedhetetlen légköri O2 forrása is. Kutatócsoportunk széleskörű vizsgálatokat folytat a fény által hajtott vízbontást végző ún. 2. fotokémiai rendszer (PSII) működésének molekuláris szintű értelmezésére. Tanulmányozzuk a vízbontó rendszer felépítését, az O2 fejlődés mechanizmusát, az energiaátalakító folyamatok hatékonyságát nagymértékben meghatározó töltés rekombinációs folyamatokat, valamint a fotoszintetikus apparátus fény által okozott gátlási mechanizmusait, különös tekintettel a reaktív oxigén formák (elsősorban szinglet oxigén) károsító hatásaira. Az elektrontranszport folyamatok részletes vizsgálatának elősegítésére kidolgoztunk egy számítógépes modellrendszert, amely lehetővé teszi az elektrontranszport komponensek kinetikai modellezését igen széles (ns - h) időtartományban. Ez a modell egy in silico fotoszintetikus rendszert valósít meg, és lehetővé teszi az egyébként csak költséges berendezésekkel, bonyolult mintaelőkészítés után vizsgálható folyamatok részletes, gyors és költségkímélő vizsgálatát lényegében tetszőleges körülmények között, amelyek eredményei célzott valós kísérletekkel igazolhatók.

előállítására irányuló kutatások egyik előfeltétele a növények növekedésének és fiziológiai állapotának kvantitatív monitorozása kontrollált nevelési körülmények között. Csoportunk kidolgozott egy komplex növényi stresszdiagnosztikai rendszert, amelyben egyedileg azonosított növények számítógép által vezérelt öntözése biztosítja a reprodukálható vízellátási körülményeket. A növények növekedését digitális fotográfiára alapozott képalkotási technikával követjük, a növények fiziológiai állapotának követésére pedig változó klorofill-fluoreszcencia, infravörös és közeli infravörös képalkotási módszereket alkalmazunk. Az általunk működtetett stresszdiagnosztikai rendszer része az európai növényfenomikai hálózatnak (EPPN) és elsősorban búza, árpa, burgonya és paradicsom genotípusok szárazság- és sóstressz toleranciájának vizsgálatára alkalmazzuk.

A fotoszintetikus elektrontranszport hálózat sémája

NADP NADPH

50

Flv1/3 FNR

FD

O2

Succinate Fumarate

Flv2/4

PSII

A QA

NDH-1

SDH

QB

Phe P680 Yz

PQ PQH2

PQ PQH2

Cytb6f

PSI

PQH2

SQR

PQ PQH2

Thylakoid Qox

Cox

S1

H2S

Növényi stresszdiagnosztika: A környezeti stresszhatásoknak fokozottan ellenálló növényi vonalak

CalvinBenson cycle

Stromal reductants H2-ase

P700 S3

S0 S4

4H++O2

PC Cytc

2H2O

In silico kísérletek célpontjai

O2

FOTOSZINTETIKUS MEMBRÁNOK CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Garab Győző E-mail: [email protected]

Önszerveződő fényenergia-átalakító molekuláris szerkezetek • Pigment molekulák között fellépő kölcsönhatások tanulmányozása érdekében a fotoszintézis kutatások területére bevezettük az anizotróp cirkuláris dikroizmus módszerét. • Ultragyors, többdimenziós spektroszkópiai módszerekkel korábban nem ismert energiaátadási útvonalakat figyeltünk meg izolált fénybegyűjtő komplexeken. • Kimutattuk, hogy a tilakoidmembránok tartalmaznak nem-lamelláris (non-bilayer) lipid fázis(oka)t; vizsgáljuk ezek szerepét a membránok dinamikai sajátságainak kialakításában. • Kisszögű neutronszórás mérésekkel élő növényi és alga tilakoidmembrán rendszereken elsőként figyeltünk meg fontos regulációs folyamatokhoz kapcsolható szerkezetváltozásokat in vivo.

• A fotodestrukciós hatások ellen védő regulációs mechanizmus, a gerjesztett klorofillok nem-fotokémiai kioltása (disszipáció) megértése érdekében azonosítjuk a szabályozásban résztvevő membrándomének szerkezetváltozásait. • Innovatív kisvállalkozásokkal együttműködve kifejlesztettük a biológiai minták anizotróp sajátságainak feltárására alkalmas differenciál-polarizációs lézersugárpásztázó mikroszkópia (DP-lSM) módszerét, valamint továbbfejlesztettük az integráló gömbüreg (ICAM) spektrofotometriai módszerét.

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A fotoszintézis a földi élet energetikai alapja; közvetve vagy közvetlenül ez szolgáltatja az életfolyamatok fenntartásához szükséges táplálékot, és biztosítja az oxigénben dús légkör megteremtését és fenntartását is. A fotoszintézis kutatások – így a mi kutatásaink is – a természetben lejátszódó ezen alapvető fontosságú folyamatok megértését és a szoláris energiahasznosítás mesterséges megvalósítási módjainak feltárását célozzák. Kutatásaink fotoszintetikus membránok és összetevőik szerkezetének minél részletesebb feltárására, szerkezeti dinamikájának és szabályozó funkcióinak megismerésére irányulnak – a hierarchikusan felépülő molekuláris rendszerek különböző komplexitási szintjén. Ennek érdekében stacionárius és ultragyors spektroszkópiai módszereket és szerkezetbiológiai eszközöket használunk – kihasználva európai nagyberendezések és nemzetközi lézercentrumok technikai lehetőségeit is, egyben felkészülve a Szegeden épülő ElI-AlPS használatára. • Modellrendszert hoztunk létre ultragyors fényenergia-disszipációs folyamatok tanulmányozására.

51

MOLEKULÁRIS FOTOBIOENERGETIKAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Tóth Szilvia Zita E-mail: [email protected]

Az aszkorbát (C-vitamin) új szerepei a fotoszintézisben, a növényi produkcióban és a zöldalgák hidrogéntermelésében

NÖVÉNYBIOLÓGIA

Az aszkorbát (C-vitamin) növényi sejtben képződő, az emberek számára nélkülözhetetlen metabolit, amely számos funkcióval bír mind a növényi, mind az állati sejtekben. Csoportunk az aszkorbát növényi sejten belüli transzportjával, bioszintézisével és élettani hatásaival foglalkozik. Eredményeink hozzájárulhatnak a növények aszkorbáttartalmának fokozásához, amely több okból kifolyólag is jelentős lehet: 1) a természetes módon, növényekben képződő aszkorbát jobban hasznosul a szervezetben, mint a mesterségesen előállított vegyület 2) az aszkorbát javítja a zöldségek és gyümölcsök eltarthatóságát 3) az aszkorbát jelentősen javítja a növények stressztűrő képességét ezáltal fokozhatja a terméshozamokat.

52

• Az aszkorbát a növények mitokondriumában termelődik, ahonnan valószínűleg transzporterek által szállítódik el a különböző sejtorganellumokba. Meglepő módon azonban mindezidáig csak egy aszkorbát-transzportert sikerült azonosítani növényekben, pedig valószínűleg több is létezik; terveink között szerepel ezek azonosítása.

Különböző biokémiai, molekuláris biológiai és biofizikai módszerek segítségével a következő kérdésköröket tanulmányozzuk: • Az aszkorbát hatása a fotoszintézisre: Magas hőmérsékleti stressz hatására a fotoszintetikus apparátus vízbontó komplexe inaktiválódik, és ez esetben az aszkorbát elektronokat szolgáltat a második fotokémiai rendszer számára, mely által csökken a fotoinhibíció. Az aszkorbát e mechanizmus révén jelentősen befolyásolja a zöldalgák fotobiológiai hidrogéntermelését is. • Növényekben számos aszkorbát bioszintézis-út létezik, melyek élettani jelentősége és a teljes aszkorbát-bioszintézishez való hozzájárulása még tisztázásra vár.

Feltételezett aszkorbát-transzporterek a növényi sejtben. Fernie és Tóth (2015) alapján

NÖVÉNYI LIPID FUNKCIÓ ÉS SZERKEZET CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Gombos Zoltán E-mail: [email protected]

1. Anionos (negatív töltésű) lipidek szerepe fotoszintetikus szervezetek életfolyamataiban létrehoztunk foszfatidilglicerin (FG) szintézisében gátolt cianobaktérium mutánsokat. Ezekben a lipid mutánsokban tanulmányoztuk az FG szerepét fotoszintetikus folyamatokban. Eredményeink megerősítették azt, hogy a fotoszintetikus membránok egyetlen foszfort tartalmazó lipidje az egyes és kettes fotokémiai rendszerben az FG meghatározó szerepet játszik. Az egyes fotokémiai rendszerben az FG szerepe szerkezeti. Az FG meghatározó a trimer szerkezet kialakításában. A kettes fotokémiai rendszerben kimutattuk az FG funkcionális szerepét. Megállapítottuk, hogy a kettes fotokémiai rendszerben az elektron transzport akceptor oldalán hat. Nélküle az energia továbbadása lelassul, és hosszabb FG kiürülés esetén gátolt. Ez a gátlás együtt jár a cianobaktérium sejtek fénnyel szembeni érzékenységének növekedésével. Ezekkel a méréseinkkel a fény és az alacsony hőmérséklet okozta stressz molekuláris szintű folyamatait szeretnénk megérteni. Ez a cianobakteriális modell a magasabb rendű növények stresszfiziológiájának megértését teszi lehetővé.

szerepét a kloroplasztisz osztódásában. Kimutattuk, hogy az osztódási gyűrű kialakításában az FG-nek meghatározó szerepe van. A fehérje-lipid kölcsönhatások sejtfunkciókban betöltött szerepét vizsgáljuk.

Az egyes fotokémiai reakciócentrumok trimer szerkezete FG hiányában monomer szerkezetűvé alakul

Fotoszintetikus komplexek szerkezetének változása a különböző karotinoid összetételű sejtek fotoszintetikus membránjában

Újabban az FG sejtosztódásában betöltött szerepét próbáljuk megérteni, és igyekszünk felderíteni a lipidek

Célunk a karotinoidok fotoszintetikus komplexek szerkezetében és a funkciójában betöltött szerepének megértése.

2. A karotinoidok szerepe a cianobakteriális fotoszintetikus komplexek szerkezetében és működésében A karotinoidokat szerkezetük alapján a karotinok vagy a xantofillek csoportjába sorolhatók. Hidrofób karakterük miatt lipidmembránokban, fehérjekomplexekben vagy azok közelében fordulnak elő. Befolyásolhatják a membrán és a membránokban előforduló fehérjék szerkezetét, és védő pigmentekként szerepelnek. Vizsgálatokat végzünk annak megértésére, hogy mely komplexek és milyen mértékben függenek a karotinoidok jelenlététől. Kimutattuk, hogy a teljes karotinoid hiány a PSII hiányát és a PSI egységek összeállásának zavarát okozza, amely túlnyomó részt a β-karotin hiányának következménye. A fikobiliszóma (FBSZ) a cianobaktériumok fikobiliproteinekből szerveződött fénybegyűjtő komplexe. Habár a FBSZ kialakításában a karotinoidok szerepe nem ismert, eredményeink alapján a β-karotin szükséges a FBSZ szerkezetének kialakításához.

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A foszfatidilglicerin és a karotinoidok szerepe a fotoszintetikus komplexek szerkezetében és funkcióiban

53

A NÖVÉNYI NÖVEKEDÉS MOLEKULÁRIS SZABÁLYOZÁSA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Magyar Zoltán E-mail: [email protected]

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A növényi sejtosztódás és differenciálódás molekuláris szabályozása Kutatásaink középpontjába olyan gének állnak, amelyek a növekedés két alapvető folyamatát, a sejtosztódást és a sejtmegnyúlást szabályozzák. lényegében ennek a két fő folyamatnak az egyensúlya határozza meg a növények, illetve szerveik növekedésének a mértékét. A jelenleg fennálló modell alapján, az egyensúly molekuláris szabályozásában egy, az evolúció során konzerválódott mechanizmus játszik kulcsszerepet, amelyet a benne részt vevő szabályozó elemekről E2FRB-nek neveztek el. A Retinoblasztoma (RB) volt az első, rákos sejtburjánzást gátló gén, amelyet emlős sejtekből izoláltak, míg az E2F (adeno vírus E2 faktor) transzkripciós faktort az RB-vel komplexet formáló képessége alapján azonosították. Napjainkra világossá vált, hogy az E2F-RB szabályozási mechanizmus nemcsak a sejtosztódásban, hanem a differenciálódásban és a sejthalálban részt vevő szabályozó géneket is kontrollálja. Az E2F-RB szabályozási mechanizmus meglepően jól konzerválódott a növényekben, így a molekuláris növénybiológiai kutatások modell növényében, az Arabidopsis thaliana-ban (magyarul lúdfű) is, ahol egyetlen RB-rokon fehérje van (RBR), amely három E2F-el képes komplexet alkotni (E2FA, E2FB és E2FC). E gének funkcionális és genetikai analízise alapján, a növényi E2F-RB szabályozási mechanizmus is a sejtosztódás és a differenciálódás közötti egyensúlyt koordinálja. Kutatásaink révén a következő, főbb kérdésekre keressük a válaszokat: 1. A növényi szervek fejlődése során a különböző RBRE2F komplexek milyen géneket szabályoznak? 2. Milyen molekuláris mechanizmus révén szabályozzák az E2F-RBR komplexek a gének kifejeződését? 3. A környezeti változások hogyan és milyen jelátvi54

teli csatornákon keresztül befolyásolják az E2F-RBR szabályozási mechanizmus működését? Felfedeztük, hogy az Arabidopsis egyik E2F-rokon génje, az E2FB, fontos szerepet játszik a növényi szervek növekedésében, és meghatározó szerepe van a magban, a tartaléktápanyagok kialakításában is (lásd ábra). Miután az E2FB gén más növényfajokban is megtalálható, feltételezzük, hogy ez nemcsak a lúdfűre érvényes, hanem más növényfajokra is. Ezt az elméletet az Arabidopsis közeli rokonában, a repcében szeretnénk igazolni. Arra a kérdésre, hogy hogyan képes az E2FB ezekre a változtatásokra, a célgének, valamint a kölcsönható fehérjék azonosítása révén keressük a választ. E2FB expresszió mértéke

WT-Col

Line 72

Line 5891

Line 61

Az E2FB pozitívan és negatívan is képes a növekedést szabályozni. Az E2FB saját expressziós doménjében történő jelentős mértékű túltermeltetése gátolja a növekedést (Line 72 – 72-es vonal), míg kismértékű expressziós emelkedése pozitívan hat a növekedésre (Line 61 – 61-es vonal)

NÖVÉNYI TESTFELÉPÍTÉSI ÉS FEJLŐDÉSI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Györgyey János E-mail: [email protected]

Gyökérfejlődés és szárazság-adaptáció pázsitfűfélékben működésében és milyen változás áll be a szárazságadaptáció és az azt kísérő fejlődési változások során. Annak, hogy feltárjuk a növények szárazság-adaptációját megalapozó génműködési változásokat és megismerjünk új géneket, melyek ebben a folyamatban részt vesznek, több szempontból is jelentősége van. Ezzel egyrészt a vizsgált biológiai alapkérdésnek a mélyebb megértéséhez kerülünk közelebb, másrészt a modern gyakorlati nemesítő munkát is segítjük: a megismert szárazság-adaptációt segítő gének, génvariánsok eszközök lesznek új, szárazságtűrő fajták szelekciójához, lehetőséget adnak majd a szárazságtűrés célzott javítására is.

NÖVÉNYBIOLÓGIA

Az első szárazföldi növényeknek kialakulásuk óta alapvető feladatuk, hogy megelőzzék sejtjeik végzetes és visszafordíthatatlan kiszáradását. Evolúciójuk során erre sok, egymást kiegészítő megoldás, védekezési mechanizmus alakult ki bennük. A sejtszintű védekezés során termelnek vizet megtartó anyagokat (cukrokat, aminosavakat stb.); a létfontosságú enzimeket és membránokat védő fehérjéket; továbbá olyan kismolekulákat és enzimeket, melyek az ilyenkor keletkező reaktív szabad gyökök okozta oxidatív károsodástól is védenek. Ilyen folyamatok játszódnak le a kiszáradó, de csíraképességüket hosszú évekig megőrző magvakban is. A teljes élőlény szintjén is több módon óvja magát a növény: gázcserenyílásait napszaktól és vízellátástól függően nyithatja, zárhatja, párolgást akadályozó viaszréteget választhat ki a bőrszövete, a túlzott besugárzástól is védhetik a párát visszatartó, sőt felvenni is képes szőrképletek. Életciklusának évszakhoz igazításával is sok növény kerüli el a vízhiányt, ez része pl. az őszi búzák túlélési stratégiájának is, melyek az őszi-tavaszi csapadékosabb időszakban fejlődnek és a vízhiányos nyári időszakra már termést érlelve kiszáradnak. Hasonlóan nagy jelentőségű a hatékony gyökérrendszer kifejlesztése, hiszen a vízvesztés mérséklése mellett az utánpótlás fokozása is esély a növény túlélésére. Ehhez egyes pázsitfűféléknek, köztük búza és árpafajtáknak, megváltoznak a fejlődési arányai is: aszályos körülmények között erősen visszafogják hajtásfejlődésüket, ugyanakkor, fenntartják vagy akár fokozzák is a gyökérnövekedést. Csoportunkban ennek a fejlődésbiológiai válasznak keressük a molekuláris genetikai alapjait. Szálkaperjében (Brachypodium distachyon), az egyszikű növények legújabb és ígéretes modellnövényében vizsgáljuk, hogy mely gének

Szálkaperje gyökérzete rhizotronban

55

NÖVÉNYI TESTFELÉPÍTÉSI ÉS FEJLŐDÉSI CSOPORT

 TéMACsOPOrT VEZETŐ:

Prof. Dudits Dénes E-mail: [email protected]

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A biológiai produkció optimalizálása az energiafűz genomjának megduplázásával

56

A rövid vágásfordulójú fafajok növekvő szerepet játszanak a megújuló zöldenergia termelésben. A fűz (Salix sp.) mint energianövény az évenkénti visszavágást követően új hatásrendszert növeszt, így a biomaszsza hozamát alapvetően más tulajdonságok, biológiai folyamatok határozzák meg, mint a hagyományos erdészeti fafajok esetében. A teljes kromoszómakészlet mesterséges megduplázását az in vitro nevelt hajtások oldalrügyeinek kolchicin kezelésével értük el. Az új autotetraploid genotípusok 76 kromoszómával rendelkeznek és számos morfológiai, élettani vagy fejlődésbiológiai eltérést mutatnak a hagyományosan termesztett diploid, 38 kromoszómás kiindulási energiafűz fajtával összehasonlítva. Digitális képalkotásra alapozott fenotipizálással a zöld pixel szám alapján azonosítani lehetett nagyobb zöld biomassza hozamú tetraploid genotípusokat. Mint a képen látható, ezek a növények nagyobb levelűek, vastagabb szárúak. A tetraploid növények általában mérsékeltebb elsődleges hajtásnövekedést mutatnak. A levelekben magasabb a gibberellin, jazmonát, illetve szalicilsav tartalom. A klímahatás szempontjából jelentős eltérés, hogy a tetraploid levelek több CO2-ot kötnek meg és bennük hatékonyabb a fotoszintetikus elektron transzport. A másodlagos szárvastagodás során nagyobb részben képződnek faelemek. Fokozott biológiai teljesítményt és hatékonyabb környezeti alkalmazkodást tehet lehetővé a tetraploid növények nagyobb gyökérrendszere. A tetraploid genotípusok gyűjteménye jelentős változatosságot képvisel, ami további klónszelekció alapjául szolgálhat. Az egyes vonalak felszaporítása folyamatban van, ami a fahozam jövőbeni értékeléséhez szükséges. Kiválasztott tetraploid vonalakat Poli Plusz néven állami DUS vizsgálatba jelentettünk be. A tetraploid növények birtokában tervezzük diploid variánsokkal történő

A tetraploid energiafűz genotípusok több széndioxidot kötnek meg a levegőből

keresztezésüket, így nem csak a genomméret változása, hanem a heterózishatás is kihasználható lesz a biológiai teljesítmény fokozására. Tekintettel a megfigyelt hatásokra, több termesztésben lévő energiafűz (Inger, Tordis, Expressz) bevonásával is folyamatban van a tetraploid változatok előállítása. A program résztvevői: Török Katalin, Cseri András, Kenny Paul, Ayaydin Ferhan, Sass lászló, V. Nagy Anna, Nagy Bettina, Ferenc Györgyi és Vass Imre.

Szélesebb, nagyobb levél és vastagabb szár jellemzi a mesterségesen előállított autotetraploid (2n=4x=76) Poli Plusz energiafűz hajtást, a diploid (2n=2x=38) hajtással összehasonlítva

FUNKCIONÁLIS SEJTBIOLÓGIA CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Fehér Attila

E-mail: [email protected]

Az állatok és a növények életmódja, szó szerint értve is, „gyökeresen” eltér. Míg az állatok képesek aktív helyváltoztatásra, addig a növények helyhez kötött életmódot folytatnak. Ennek köszönhető, hogy a növények szervezete állandóan alakul, változik. A növények olyan speciális sejtcsoportokat tartanak fenn, amelyek megtartják osztódó képességüket. Ezek a sejtcsoportok az ún. merisztémák (rügyek). De nemcsak a merisztémákban csoportosuló növényi sejtek képesek osztódni, hanem szinte bármely növényi sejt osztódásra bírható, sőt belőlük akár a teljes növény újra felnevelhető. Ennek az alapja a növények egyedfejlődésének rendkívül rugalmas szabályozása. Kutatócsoportunkban olyan molekuláris folyamatokat vizsgálunk, amelyek a környezeti hatások és a növényi egyedfejlődés közötti rugalmas kapcsolatot biztosítják. A sejt környezetéből érkező jeleket a sejthártyába ágyazódó jelfogó molekulák érzékelik, és azokat a sejten belül továbbítható molekuláris jellé alakítják. Ez sok esetben oly módon történik, hogy bizonyos célfehérjékre meghatározott helyen foszfor csoportot kapcsolnak, ezzel megváltoztatva a fehérje szerkezetét és funkcióját. Más esetekben egyes fehérjék GTP-kötő képességét módosítják. A GTP egy nukleotid molekula, amelyet a GTP-kötő fehérjék képesek GDP-vé alakítani. Ennek köszönhetően ezek a fehérjék ki-be kapcsolhatóak: GTP-kötött állapotban aktívak (bekapcsolt állapot), GDP-kötött állapotban inaktívak (kikapcsolt állapot). laboratóriumunkban elsősorban azokat a fenti csoportokba eső jelátviteli fehérjéket vizsgáljuk,

melyek a növényi sejtek, és így a növények alakjának meghatározásában vesznek részt. A környezetből érkező és az egyedfejlődést szabályozó jelek végső soron gének működését befolyásolják. A fehérjék által beburkolt DNS molekulákon, az ún. kromatinban elhelyezkedő gének azonban nem egyformán hozzáférhetőek a szabályozó faktorok számára. Ezt a DNS „becsomagoltságának” mértéke (az ún. kromatin szerveződés) szabályozza. A kromatin szerveződésének szabályozásában szerepet játszó egyes növényi fehérjék így szintén a vizsgálataink középpontjában állnak. Azt kutatjuk, hogy ezek a fehérjék hogyan járulnak hozzá a növények kivételes regenerációs képességéhez, melynek köszönhetően egyetlen testi sejtből a teljes növény regenerálható.

NÖVÉNYBIOLÓGIA

A növényi egyedfejlődés szabályozásának sajátosságai

A növény levelének felszínét alkotó sejtek kirakós játék elemeire emlékeztető alakja is az általunk vizsgált folyamatoknak köszönhető

57

ARABIDOPSIS MOLEKULÁRIS GENETIKAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Szabados László E-mail: [email protected]

NÖVÉNYBIOLÓGIA

Az ozmotikus és oxidatív stressz tolerancia szabályozása Arabidopsis növényben

58

A növények folyamatosan változó környezetben élnek, ami széleskörű alkalmazkodóképességet kíván tőlük. Az elégtelen vízellátás során az ozmotikus stressz mellett oxidatív károsodás is fellép, ami tönkreteheti a sejt belső szerkezetét, a membránokat, az életfontosságú fehérjéket és nukleinsavakat. Csoportunkban a szárazság- vagy sóstressznek kitett növények ellenállóképességének szabályozását vizsgáljuk. Ehhez egy új genetikai módszert dolgoztunk ki, amely lehetővé tette a gének túltermeltetésén alapuló szelekciós rendszer alkalmazását. Az Arabidopsis modellt alkalmazva, olyan géneket sikerült azonosítani és jellemezni, amelyek az említett környezeti stresszel szembeni ellenállóképességet befolyásolják. Az egyik ilyen Arabidopsis gén egy eddig nem ismert hősokk transzkripciós faktort (HSFA4A) kódol, amely elsősorban az oxidatív stresszel szembeni védekező mechanizmust szabályozza. A HSFA4A gén túltermeltetése megemeli a védőfehérjék szintézisét és ezáltal javítja a só, a nehézfémek vagy a magas hőmérséklettel szembeni toleranciát. A HSFA4A faktor egy általános, minden növényben meglévő sejtszintű védekező rendszer része, mely fontos az általános stressztolerancia kialakításához. Az abszcizinsav (ABA) a magas ozmotikus nyomást okozó szárazság- és sóstressz során halmozódik fel, és aktiválja azokat a géneket, amelyek az ellenállóképességet meghatározzák. Több olyan Arabidopsis gént sikerült izolálnunk, amelyek az ABA érzékenységet, és ezáltal a növények ozmotikus

stresszel szembeni ellenállóképességét befolyásolják. Ilyen a mitokondriális PPR40 fehérjét kódoló gén, melynek mutációja a csíranövények fokozott ABA- és sóérzékenységéhez vezet. Az üvegházban nevelt ppr40 mutánsok viszont jobban tűrik a kiszáradást, mert a sztómák az ABA érzékenység miatt gyorsabban bezáródnak, ezáltal a növény kevesebb vizet veszít. Az ABA jelátvitelt befolyásolja a ZFP3 gén is, amely ha túltermeltetjük, lecsökkenti az ABA érzékenységet. Ez a sejtmagban felhalmozódó faktor más folyamatokat, például a fény jelátvitelt, a virágzást vagy a magképződést is befolyásolja. A ZFP3 pontos biológiai funkciója még nem ismert, de eredményeink arra utalnak, hogy ez a fehérje többféle jelátvitel, szabályozási rendszer működésének koordinálásában vesz részt. Eredményeinket az Arabidopsis modellnövényen kaptuk. A különféle fajok szabályozási rendszereinek hasonlósága miatt ugyanakkor elvileg lehetőség van a kapott ismeretek haszonnövényeken történő biotechnológiai alkalmazására is.

A PL442 sótűrésért felelős gént hordozó Arabidopsis csíranövények növekedését magas sótartalmú táptalajon kevésbé gátolja a só, mint a vadtípusú növényekét

SZEKVENÁLÓ PLATFORM

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Nagy István

E-mail: [email protected]

Genomika és alkalmazásai • kromatin immunprecipitációt követő szekvenálás (ChIP-Seq; transzkripciós faktorok kötőhelyeinek azonosítása; aktív vagy passzív kromatin feltérképezése), • DNS metilációs analízis (Meth-Seq). A Szekvenáló Platform a kapilláris elektroforézis (CE), valamint az Újgenerációs Szekvenálás (NGS) területén is csúcsminőségű készülékeket működtet, pl. 2 db 8 kapillárisos, 3500-as szériájú Genetic Analyzer, 1 db SOliD 4, 1 db SOliD 5500xl (mind ThermoFisher). A keletkező nyers szekvencia-adatháztartást egyedi szekvenciaanalizáló szoftverekkel felszerelt bioinformatikai egységünk dolgozza fel.

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

A genomikai megközelítés bevezetése a molekuláris biológiába radikálisan átalakította napjaink kísérletes biológiáját és lehetővé tette az élő rendszerek molekuláris működésének gyorsabb, átfogóbb megismerését. A genomika genom léptékű analízist jelent, vagyis azt, hogy a vizsgálatok kiterjednek az adott élőlény, illetve egy populáció teljes DNS-szintű (szerkezeti- és metagenomika), illetve expressziós-szintű (gén-, mikroRNS-, fehérje-kifejeződés: funkcionális genomika; expressziós hálózatok: rendszerbiológia) vizsgálatára. A genomikai alkalmazások elsősorban a gének funkcióinak megértésében játszanak szerepet, amely: 1) az alapkutatásban mind a molekuláris- mind a sejtbiológiában folyamatos szemléletváltást eredményez; 2) az alkalmazott kutatások szempontjából mindenekelőtt a biomedicinában, a mezőgazdaságban, illetve az igazságügyben hasznosítható tudást eredményez. Az ultra-magas áteresztőképességüknek köszönhetően az újgenerációs szekvenálók széleskörű analízisre használhatók: • de novo szekvenálás (ismeretlen genomú faj szekvenálása, majd nukleotidsorrendjének (genomjának) meghatározása), • újraszekvenálás (ismert referenciagenomú fajok szekvenálása, pl. baktériumok filogenetikai rendszerezése, szekvenciavariációk és SNP-k azonosítása), • összehasonlító-, meta-, populációgenomika • gén-kifejeződés (RNA-Seq; Digital Gene Expression Profiling, DGEP), • mikroRNS-kifejeződés, -azonosítás,

State-of-the-art szekvenáló és bioinformatikai géppark

59

ÁRAMLÁSI CITOMETRIA SEJTSZORTER LABORATÓRIUM

 LABOrATórIuM VEZETŐ:

Kotogány Edit

E-mail: [email protected]

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

Az áramlási citométer és sejtszorter készülékek alkalmazási területei

60

Az áramlási citometria sejtszorter laboratóriumban két műszer működik. Az egyik készülék egy analízisre alkalmas Becton Dickinson FACSCalibur típusú áramlási citométer, a másik pedig az egyedi sejtek szétválogatására szolgáló Becton Dickinson FACSJazz típusú kétlézeres sejtszorter berendezés. A FACSCalibur analizátor két gerjesztő lézerrel (488 nm és 633 nm) van ellátva. A készülék a folyadékáramban lévő egyedi sejtek fluoreszcens és fényszórasi paramétereit méri. Egy mintában egy időben a sejt nagyságának, granuláltságának meghatározására és négy fluorokróm detektálására alkalmas. A FACSJazz kétutas sejtszorter berendezésben egy 488 nm-es és egy 405 nm-es lézer van elhelyezve. A stream-in-air műkösési elvű berendezésben a piezoelektromos kristály rezgése cseppekre bontja a folyadékoszlopot, a cseppeket a mért fényszórás és fluoreszcencia jel alapján pozitív vagy negatív töltéssel látja el a készülék, és egy elektormos téren áthaladva a töltött részecskék eltérülnek, majd a gyűjtő kémcsőbe vagy sejttenyésztő lemezre érkeznek. A műszereket az SZBK különböző csoportjai közösen használják, de térítés ellenében külső felhasználók is igénybe vehetik. A készülékek alkalmasak green fluorescent protein (GFP) transzfekciójának és termelődésének ellenőrzésére, sejtfelszíni markerek azonosítására monoklonális ellenanyagokkal, növényi és emlős sejtciklus egyes fázisainak nyomonkövetésére a DNS tartalom mérésével, apoptotikus sejtek azonosítására és növényi sejtek ploid-szintjének meghatározására.

FACSCalibur áramlási citométer

FACSJazz sejtszorter

NUKLEINSAV SZINTÉZIS LABORATÓRIUM

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Ferenc Györgyi E-mail: [email protected]

Növényi gének vizsgálata és szerkesztése szintetikus oligonukleotidokkal számolni a javított sejtek számát. Ennek köszönhetően tudjuk követni a javítás hatékonyságának változását a génszerkesztés körülményeinek optimalizálása során. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás Célunk, hogy az oligonukleotidokat a növénygenomikai kutatások általánosan használható, hatékony eszközévé tegyük. Újabb kémiai módosítások beépítésével vizsgáljuk a génszerkesztés lehetőségeit. A kutatásunk során nyert új genomikai ismeretek a haszonnövények nemesítésében találnak közvetlen és gyors gyakorlati alkalmazásra. A projekt megvalósításában részt vesznek: Tiricz Hilda, Ayaydin Ferhan és Dudits Dénes.

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

A géntechnológiát alkalmazó növénynemesítés egyik alapfeltétele a növényi gének funkcióinak ismerete. Ebben alapvető szerepet kaphatnak a kémiai szintézis útján előállított rövid nukleinsav-szakaszok, azaz oligonukleotidok. Segítségükkel megismerhetjük a gének szerkezetét, kikapcsolhatunk egy kiválasztott gént, de a géneket célzottan lehet szerkeszteni is. Ez utóbbi alkalmazás nagy gyakorlati jelentőségű, hiszen ezzel a módszerrel idegen gének beépítése nélkül tudunk javítani a növények tulajdonságain. Az oligonukleotidok (ON-ok) jelentősége abban van, hogy bázissorrendjüknek megfelelően csak a célzott nukleinsav-szakaszhoz tudnak kötődni, továbbá ma már egyszerűen tervezhetők, könnyedén és olcsón előállíthatók. Az ON-ok hatása tovább növelhető kémiai módosítások beépítésével, melyekkel hosszabb biológiai élettartam és nukleinsavakhoz való erősebb kötődés érhető el. A növények körében azonban a szintetikus ON-ok alkalmazása nagyobb kihívást jelent, mint emlősök esetén, ugyanis a növényi sejtfal jelenléte igen megnehezíti a vizsgálandó molekulák bejutását a sejtbe. Ezért széles körben értékeljük az ON-ok bejuttatásának módjait. laborunk korábban sikeresen tanulmányozott fotoszintézis géneket ON-ok segítségével búza, dohány és lúdfű leveleiben. Megfigyeltük, hogy a kikapcsolt gének esetén, az általuk kódolt fehérjék képződése nélkül milyen változás történik a növények fotoszintézisében. Ez a téma újabb gének vizsgálatával folytatódik. Másik fontos kutatási területünk a növényi genom génspecifikus szerkesztése. Ebből a célból kialakítottunk egy megbízható és gyors tesztrendszert, amely alkalmas arra, hogy két nappal az ON molekulák sejtekbe történt belövése után mikroszkóppal láthassuk a gén javítását (lásd az ábrán), illetve könnyedén meg tudjuk

Oligonukleotidok által javított GFP gén kimutatása fluoreszcens sztereo (a) - és konfokális lézer pásztázó (b,c,d) mikroszkóppal. Léptékek: 30 µm (a) és 10 µm (b-d)

61

FUNKCIONÁLIS GENOMIKA LABORATÓRIUM

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Puskás László E-mail: [email protected]

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

Klinikai minták és sejtek genomikai vizsgálata

62

A különböző daganatok nagyfokú változatosságának (többek között a kemoterápiás szerekkel szembeni ellenállóképesség, az áttétképzési hajlam, az immunrendszer blokkolása) felderítéséhez a biokémiai elemzések mellett szükségessé vált olyan komplex, elsősorban molekuláris alapú rendszerek kidolgozása, amelyek nagy hangsúlyt fektetnek az egyedi tumorsejtek génkifejeződési mintázatára. Az elmúlt éveben olyan technikákat dolgoztak ki, amelyek képesek a biológiai minták teljes génállományának monitorozására, aktivitásmintázatuk részletes és érzékeny detektálására. A kapott eredményeket különböző bioinformatikai módszerekkel vagyunk képesek feldolgozni, és olyan géneket, géntermékeket azonosítani, amelyek új, potenciális gyógyszercélpontok lehetnek és új terápiás megoldásokat alapozhatnak meg. Csoportunk a funkcionális genomikai módszereit alkalmazza olyan kérdések megválaszolására, amelyek közelebb vihetnek a különböző élőlények tulajdonságainak molekuláris szintű megismeréséhez, a betegségek jobb megértéséhez. laboratóriumunkban számos olyan nagy áteresztő-képességű genomikai vizsgálatra alkalmas eszköz található, amelyek lehetővé teszik a különböző biológiai minták (baktériumok, növények, állati szövetek, klinikai minták) átfogó és adott biokémiai útvonalhoz, funkcionális csoporthoz tartozó mRNS és miRNS kifejeződésének tanulmányozását. Kutatásaink a gének aktivitásának dinamikus változására irányulnak, mely jellemzi az adott élőlény adaptálódását és válaszát a környezetre, definiálja a fejlődését vagy akár öregedését, jellemzi egy adott betegség típusát, kialakulását, lefolyását, gyógyszerrel szembeni érzékenységét.

Az általunk kifejlesztett egy-sejt molekuláris genomikai módszerek segítségével egyedi sejtek izolálhatók és önállóan vizsgálhatók eddig szinte elképzelhetetlen felbontásban. Ezek közül kiemelkedik a digitális PCR módszer, mellyel ritka mutációkat és egyedi genetikai eltéréseket kívántunk tanulmányozni központi idegrend-szert érintő betegségekben és különböző tumor mintákban (többek között tüdő, pajzsmirigy, glióma és emlődaganatok). Célul tűztük ki, hogy több száz, akár ezer egyedi sejt génexpressziós vizsgálatával normális és beteg sejtek populációinak eloszlását, heterogenitását kövessük. Ezzel közelebb kerülhetünk pl. az egyes tumorfajták alkalmazkodóképességének és genomikai heterogenitásának megértéséhez.

RNS kifejeződés vizsgálata elektrofiziológiailag jellemzett idegsejtből. A fluoreszcensen jelzett RNS-t patkány DNS chipen hibridizáltuk

PROTEOMIKAI KUTATÓCSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Medzihradszky F. Katalin E-mail: [email protected]

Fehérje-analitika tömegspektrometriával

2001 MALDI-TOF (Bruker)

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

A proteomika az egyik legizgalmasabb és legdinamikusabban fejlődő kutatási terület napjainkban. Miután a befejezett genom-szekvenciák rengeteg kérdésre nem adtak választ, világszerte gomba módra szaporodnak a jól felszerelt proteomikai központok, amelyek a legkülönbözőbb módszerekkel frakcionált, tisztított fehérjék analízisével remélnek választ adni olyan fontos kérdésekre, hogy pl. milyen fehérjék, milyen menynyiségben, milyen poszt-transzlációs módosításokkal vannak jelen bizonyos sejtekben; egy adott sejtben bizonyos fázisokban; mely fehérjék képeznek együttműködő hálózatot, s ezek kölcsönhatása hogyan szabályozott stb. Ennek a kutatásnak egyik legfontosabb eszköze a tömegspektrometria, amely éppúgy alkalmas nagy érzékenységű fehérjeazonosításra, mint de novo szekvenálásra, azaz a fehérjét építő aminosavak sorrendjének meghatározására, poszt-transzlációs módosítások jellemzésére, kovalens jelölések helyének és kémiai szerkezetének meghatározására, és így pl. egy fehérje térszerkezetének feltárására is. A biológiai minta előkészítését együttműködő partnereink végzik, a mi feladatunk az analitikai minta előkészítése, a tömegspektrometriai mérések és az adatok kiértékelése. Természetesen foglalkozunk 1D- vagy 2D-gélelektroforézissel frakcionált fehérjék azonosításával is. Számos hazai kutatócsoport számára biztosítjuk a szükséges proteomikai hátteret, kvalitatív és szemikvantitatív analíziseket végzünk. A poszt-transzlációs módosítások közül leginkább foszforiláció és glikoziláció analízisével foglalkozunk. Specialitásunk az extracelluláris módosítások kutatása. Kutatásainkhoz egy MAlDI-TOF MS, egy 3D ioncsapda és egy lTQ-Orbitrap Elite áll rendelkezésünkre, ez utóbbi a jelenleg piacon lévő legkorszerűbb készülékek közé tartozik.

2008 LCQ-Fleet (Thermo)

2012-2013 LTQ-Orbitrap Elite (ETD) (Thermo) A labor története műszerekben

63

BIOINFORMATIKAI CSOPORT

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Hegedűs Zoltán E-mail: [email protected]

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

Bioinformatikai adatfeldolgozás és adatbányászat a genomika korában

64

A modern biológiát óriási adatmennyiségek jellemzik. Egyes kísérletekben, például gyógyszermolekulák tesztelésénél, baktériumok vagy növényfajok jellemzésekor olyan hatalmas adatmennyiség keletkezik, hogy a legnagyobb kihívást egyre inkább az adatok feldolgozása és értelmezése jelenti. Csoportunk új, általánosítható tudásábrázolási módszereket fejleszt, amelyekkel az adatok jobban érthetővé válnak, mind a kutatás, mind az innováció számára. Kutatásaink során komoly tapasztalatra tettünk szert a nagy kapacitású kísérleti technológiákat alkalmazó modern genomikai vizsgálatok során keletkező hatalmas mennyiségű kísérletes adat rendszerezett tárolásának megszervezésében és bioinformatikai kiértékelésében. Elsődleges érdeklődési területünk a sejtek génexpressziós profilját, nagykapacitású új generációs szekvenálási módszerek alkalmazásával meghatározó kísérleti elrendezések használatakor keletkező hatalmas adattömeg feldolgozása. Aktív részesei vagyunk egy csoportközi tudományos együttműködéseken alapuló RNA-seq és SAGE-seq módszereket alkalmazó kutatási programoknak, melyek elsődleges célja a különböző patológiás kórképekhez rendelhető molekuláris markerek felfedezése. Csoportunk hosszabb ideje részvevője egy kutatási projektnek, melyben különféle örökletes szívbetegségekben szenvedő betegek DNS-ét új generációs szekvenálás módszerével vizsgáljuk potenciális kóroki mutációk jelenléte szempontjából. A fentieken kívül az elmúlt időszakban munkatársaink bekapcsolódtak az egyik leggyakoribb örökletes betegség, a

cisztás fibrózis kóroki mutációinak kimutatására létrehozandó új generációs szekvenálási módszeren alapuló diagnosztikai platform kidolgozását célzó kutatási folyamatba is. A csoport hosszabb ideje foglalkozik olyan metódusok, bioinformatikai adatfeldolgozási és adatbányászati munkafolyamatok kifejlesztésével, melyek alkalmasak a különböző géncsaládok szisztematikus bioinformatikai jellemzésére. Az új adatfeldolgozási sémák felhasználásával értékes új információkat sikerült kinyerni a gyulladásos folyamatokban fontos szerepet játszó molekulacsaládok evolúciójával és molekuláris működésével kapcsolatban.

Nagy mennyiségű genomikai információ feldolgozása és vizualizálása bioinformatikai módszerekkel

MIKROSZKÓPOS SEJTANALÍZIS LABORATÓRIUM

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Ayaydin Ferhan E-mail: [email protected]

Mikroszkópos képfeldolgozás és a sejtosztódás mikroszkópos elemzése növényekre való használatának kidolgozását, újszerű fluoreszkáló festékek felfedezését és elemzését a növényi olajcseppek vizsgálatához, és az oligonukleotidirányított mutagenezisre alapozott gén-specifikus genom szerkesztésének hatékonyságnövelését a mutáns GFP és fluoreszkáló képalkotási technikák segítségével. laboratóriumunk számos kollaborációban is részt vesz kutatócsoportokkal, különböző témákban. Növényi eredetű szöveteken kívül, laboratóriumunknak tapasztalata van állati eredetű szövet vizsgálatában is. Továbbfejlesztés, hasznosítás, felhasználás A rendelkezésünkre álló új képalkotó technikákkal és modern mikroszkópos berendezésünkkel eddig nem látható részleteket és folyamatokat tehetünk láthatóvá és érthetünk meg, melyek nemcsak a biológia és orvostudomány területén, hanem az iparban és a gyógyszerfejlesztésben is számos területen alkalmazhatóak.

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

Egyetlen kép, tartja a mondás, ezer szóval felér. Az új mikroszkópiás technikák kifejlesztésének köszönhetően napjaink biológiai és orvosi kutatása egyre inkább függővé vált a mikroszkópos képanalízistől. E technikák lehetővé teszik szinte bármely, specifikusan jelölt molekula funkciójának közvetlen analízisét élő sejtekben, élőlényekben. Mindezen új fejlesztések egyedi módon teszik lehetővé az alapvető sejtfolyamatok bonyolult tér-idő dinamikájának direkt megjelenítését és vizsgálatát. laboratóriumunk egyik célja, hogy a legújabb optikai képalkotó technikák bevezetésével és továbbfejlesztésével lehetővé tegye magunk és mások számára a komplex sejtbeli és sejtek közötti rendeződések és folyamatok megértését, és vizsgálatát. Mikroszkópos Sejtanalízis laboratóriumunkban csúcstechnológiai lézer-pásztázó konfokális mikroszkópok, fluoreszcens és sztereo mikroszkópok, valósidejű élősejt-analízist lehetővé tevő mikroszkópos állomás, kétfoton mikroszkóp és lézer mikrodisszekciós mikroszkóp található. Ezekkel a modern műszerekkel például háromdimenziós fehérje lokalizációt és mobilitás vizsgálatot, valamint időbeli dinamikai analízist végezhetünk élő sejtekben, szövetekben, szervekben. A biológiai és orvosi alkalmazások mellett, a lézer-pásztázó mikroszkópiának ipari alkalmazásai is vannak, mint például a mikro-elektromechanikai rendszerek vizsgálata, meghibásodás, illetve hajszálrepedések tesztelése, ellenőrzése, valamint számos alkalmazhatósága van az anyagtudományok terén. laboratóriumunkban elért legújabb eredményeink közé sorolhatjuk a gyors és hatékony etinil-dezoxiuridin (EdU) alapú replikációs analízis

Új fluoreszkáló festékek a növényi olajcsepp jelöléséhez

65

RÖNTGEN-KRISZTALLOGRÁFIA LABORATÓRIUM

 CsOPOrTVEZETŐ:

Dr. Brockhauser Sándor E-mail: [email protected]

KÖZPONTI LABORATÓRIUMOK

A szerkezetkutatás megbízható módszere: egykristály röntgen diffrakció

66

A XX. század elején többen kutatták a röntgensugárzás természetét és a kristályos anyagok szerkezetét is. Az első röntgendiffrakciós kísérlet, amelyet laue hipotézise alapján Knipping cink-szulfid kristályon végzett el 1912-ben, egyszerre igazolta a kristályok periodikus, ismétlődő szerkezetét és a röntgensugárzás hullámtermészetét. Azóta Nobel-díjak egész sorát osztották ki a krisztallográfia művelői között. A molekulák szerkezetéről, atomjaik pontos térbeli helyzetéről közvetlen információt nyerhetünk röntgendiffrakciós módszerrel. A diffrakció jelenségének alapja a sugárzás rugalmas kölcsönhatása az anyaggal. Az egykristály röntgendiffrakció az egyik legnagyobb hatékonyságú szerkezetvizsgáló módszer, és nagyban hozzájárul a kémia és a szerkezeti biológia napjainkban tapasztalható dinamikus fejlődéséhez. „Mindössze” a vizsgálandó anyagból megfelelő minőségű kristályt kell növeszteni. Ez néhány esetben, például makromolekulák vizsgálatánál külön feladat, de ha már van kristályunk, akkor a röntgenkísérlet eredményeként mért diffrakciós képekből, számítások segítségével, meghatározható az elektronsűrűség eloszlása. Ezzel mind a kristályrács, mind a molekula teljes atomi szerkezete értelmezhető, beleértve nemcsak a molekulán belüli, hanem az intermolekuláris kölcsönhatásokat is. Az MTA SZBK újonnan megépült Röntgen-krisztallográfia laboratóriumában folyó munka főként biológiai makromolekulák kristályosítására és szerkezet-meghatározására irányul. A molekulák térszerkezetének atomi szintű vizsgálata lehetővé teszi reakciókészségük, kölcsönhatásaik és biológiai aktivitásuk mélyebb megértését. A kristályosítás során akár több tízezer kísérlet lebonyolítására is szükség lehet a megfelelő

körülmények megteremtése érdekében. A Röntgenkrisztallográfia labor egyik célja ezeknek a kísérleteknek a hatékonyabb kiértékelését biztosító új módszer kidolgozása. A röntgen-krisztallográfia laboratóriumban működő korszerű, mikrofókusz generátorral felszerelt röntgendiffraktométerrel, valamint kristályosító lehetőségekkel, fehérje és kismolekulás kristályok röntgendiffrakciós szerkezet-vizsgálata válik lehetővé. A laboratórium feladatai: • Fehérjék kristályosítása • Fehérjekristályok gyors szűrése • Nagy felbontású röntgendiffrakciós adatok gyűjtése jó minőségű fehérjekristályokról • Szerkezetmegoldás és szerkezet-funkció összefüggések vizsgálata: a fehérjeműködés szempontjából fontos régiók és kölcsönhatások felderítése, mutációk hatásának megértése, a fehérjeműködés kémiai mechanizmusának elemzése.

Lizozim kristályok

Az SZBK megközelíthetősége: Debrecen

Budapest

47

5

Koss

uth La

jos su

gárú

t

Ko s

su

th

La

jos

gá

rú t la rta Be nh

55

Be lvá ro

íd

Liget

Temes

vári kö

si h

rút

íd

Baja

su

Tis z

SZBK

a

De

rko vit s fa

so

Tisza

Belgrád

r

Újszeged

5

Szeged

Arad

Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Kutatóközpont Az Európai Unió Kiválósági Központja 6726 Szeged, Temesvári krt. 62. 6701 Szeged, Pf. 521. Tel.: 62-599-600 Fax: 62-432-576 http://www.szbk.u-szeged.hu vagy http://www.brc.mta.hu

Az SZBK-hoz kötődő Spin-off vállalkozások Vállalat

Kapcsolattartó

AVICOR Kft.

Dr. Puskás László

Biofotonika Kft.

Dr. Garab Győző

Creative Labor Kft.

Dr. Tubak Vilmos

Delta Bio 2000 Kft.

Dr. Haracska Lajos

LipidArt Kft.

Dr. Török Zsolt, Dr. Vígh László

Therbiogen Kft.

Dr. Tubak Vilmos, Dr. Katona Róbert

IMPRESSZUM

Tisz a

43

67

JEGYZETEK

JEGYZETEK

68