Az emésztőgombák és az internet: a hálózatok tudománya

Az emésztőgombákban található fehérjék szerteágazó kölcsönhatásai olyan hálózatokat alkotnak, melyek nagyon hasonlatosak más rendszerekhez, például a World Wide Webhez, az internet legismertebb csatornájához.

Az emésztőgombákkal kapcsolatos felfedezéseket a bostoni Harvard Egyetemen működő Dana-Farber Rákkutató Intézet (DFCI) kutatói produkálták. Tavaly, az először a Nature című tudományos szaklap internetes változatán megjelent írásukban arról írtak, hogy a több fehérjét összekötő, kapocsként (hub-ként) funkcionáló fehérjéket általában két nagy csoportra lehet osztani: olyanokra, melyek egyszerre lépnek érintkezésbe az összes fehérjével és olyanokra, melyek különböző időben vagy helyen kötik össze magukat a többi proteinnel. A tudósok az előbbi fajtát "party"-huboknak, utóbbit pedig "találka"-huboknak nevezték el.

A plasmodium falciparum nevű parazita fehérjéinek kölcsönhatásait megjelenítő interaktóm (Forrás: UW)

A kutatók ezért számítógépeikbe táplálták az emésztőgombák fehérjéiről felgyülemlett információikat, és ezáltal lehetővé vált a interaktómoknál dinamikusabb, digitális szimulációkat létrehozniuk. Ezekkel a szimulációkkal a hub-fehérjéket kezdték vizsgálni, melyek a molekoláris világ "minden lében kanáljai", örökmozgói, melyek az átlagosnál több fehérjével kerülnek kapcsolatba. A tudósok azt feltételezik, hogy a rák (és más genetikai betegségek) kialakulásáért egyes rendellenesen működő, különösen aktív hub-fehérjék a felelősek.

A hálózatkutatás önmagát Leonhard Euler német matemati­kusra vezeti vissza, aki 1736-ban először alkalmazott gráfot - a hálózat matematikai megfelelőjét - a königsbergi hidak problémájának megoldásánál. (A hálózatkutatásról bővebben itt olvashat.)

Notre Dame EgyetemenBarabási Albert-LászlóBarabási Albert-Lászlótart előadástMarc VidalDzsing-Dong Hannal

Ráadásul az adatok vizsgálata alapján az is kiderült, hogy a hub-fehérjéket is két részre lehet osztani, a már említett party-hubokra és a találka-hubokra. Ennek alapján további elemzéseket végeztek és kiderült, hogy a party-hubok eltávolítása nem volt nagy hatással a sejt kapcsolati rendszerére. Ha azonban egy találka-hubot vettek ki a sejtből, a fehérjék közötti kapcsolatok hosszai lényegesen megnőttek, tehát egy-egy információnak a kerülőutakon keresztül sokkal nagyobb utat kellett bejárnia a csomópontok között. Arra is fény derült, hogy a találka-hubok elsősorban a sejt speciális biológiai funkcióit ellátó egységeiben működnek és feladatuk a kapcsolattartás, tehát a különböző egységek közötti kommunikációért felelősek.

"Felfedezésünk választ ad arra a kulcskérdésre, hogy az élesztőgomba sejtjei hogyan szervezik feladataikat és szaporodásukat. Ezek az ismeretek pedig lényegesek lehetnek például a rákellenes gyógyszerek felfedezéséhez" - mutat rá az eredmény lényegére Marc Vidal. Azonban tanulmányuk végén a Harvard biológusai arra is felhívták a figyelmet, hogy az általuk észlelt hubok közti különbség és elsősorban a találka-hubok kiemelten fontos szerepe más hálózattal kapcsolatos kutatásokban is előrelépést jelenthet. Vidal említ is egy példát. "Ha a World Wide Webet nézzük, a honlapok egyértelműen party-hubok, mivel olyan linkekkel rendelkeznek, melyek saját belső oldalaira mutatnak. A találka-hubot pedig a "kapcsolódó linkek" típusú ikon jelenti, mely lehetőséget biztosít az embernek arra, hogy egyik honlapról a másikra ugorjon."

Forrás: Dana-Farber Cancer Institute