Nobel-díjas előadók Lágymányoson

A TéTéKás Nyúz 2017-es őszi szezonját egy minden várakozást és képzeletet felülmúló eseménnyel, a Molecular Frontiers szimpóziummal szeretném megnyitni, amely többek között a magyar Fehérjetudományi Kiválósági Együttműködési Program (MedInProt), valamint a Magyar Kémikusok Egyesülete (MKE) és még számos nagynevű szponzor közös együttműködésével került megrendezésre.

Az előadás megnyitóját Prof. Perczel András egyetemi tanár, a Magyar Tudományos Akadémia doktora és rendes tagja nyitotta meg. Gondolataiban arra reflektált rá, hogy mi és kik teszik naggyá a molekulákat. Miért fontos ez az összejövetel és mennyire örül a sok fiatal érdeklődő hallgatónak. Az előadások előtt bemutatta a Támogatók képviselőit, illetve a bizottság tagjait, akik szintén megosztottak velünk pár gondolatot.

Dr. Szalay Péter az ELTE rektorhelyettese felhívta a figyelmet arra, hogy az ELTE mindig is kitűnt a jó kutatóival, aminek misem ékesebb példája, mint a számos MTA és EU által támogatott projektek és azok tudományos sikere.

Prof. Lovász László az MTA elnöke elmondta, hogy egy matematikus mit is lát a kémiában, s hogy ezek a területek bizony nagyon sok ponton összefüggenek. Továbbá arról is mesélt, hogy mára már vannak olyan területek, amelyek más-más tudományok fúziójával jöttek létre, ez által el sem választhatóak egymástól. Ilyen például a hálózatok világa is.

Prof. Pálinkás József, a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal elnöke csakis szuperlatívuszokban tudott beszélni mind az előadók mind a hallgatóság láttán. Atomfizikusként megjegyezte, hogy a kémia hatalmas szerepet játszik az ő szakterületében is. Hozzátette, hogy sokan fizikus a kémiának, sok kémikus a fizikának köszönhetően tart ott a tudományos életben, ahol. Ezek a fantasztikus felfedezések és együttműködések viszik előre a tudományos társadalmat.

Dr. Sarkadi Lívia az MKE elnöke megosztotta velünk, hogy az ő tudományos érdeklődését egy középiskolai tanára korbácsolta fel és a tudomány gyakorlati megismerésén keresztül merített mély inspirációt.

Prof. Bengt J. F. Nordén svéd vegyész, a Molecular Frontiers alapítója nagy szeretettel és lelkesedéssel köszöntötte a szervezőket és a résztvevőket. Monológjában kihangsúlyozta, hogy bármit is kutat az ember, ha képes kiemelni a tudományos jelentőségét az adott témának és megmutatni, megértetni a (fiatal) közönséggel azt, akkor teljes mértékben nyert ügye van. Fontosnak tartotta még hozzátenni, hogy az ilyen összejöveteleket rendkívül hasznosnak tartja.

Végül Prof. Pokol György az MTA TTK főigazgatója megemlékezett az idén márciusban elhunyt Nobel-díjas magyar vegyészprofesszorról, Oláh Györgyről.

A hivatalos megnyitót követően Perczel András felkonferálta az első előadót, a svájci születésű kémikus-biofizikust, Dr. Kurt Wüthrich-et, aki a NMR-szintű fehérjedinamikáról beszélt nekünk. A professzor úr 2002-ben osztott Nobel-díjban részesült az oldatban lévő biológiai makromolekulák 3-dimenziós NMR spektroszkópiai szerkezetének meghatározásáért. Szakmai előadása elején a széleskörű szimpátiát azzal keltette fel a hallgatóságban, hogy egy rövid anekdotát osztott meg, amelyben benne volt az Aranycsapat is. Tudniillik 1954-ben a kutató hazájában rendezték meg a labdarúgó-világbajnokságot. Az előadó az emlékeiben hordozza a mai napig az élményt és a játékosok neveit is. Ezt követően egy Svájcra roppant mód emlékeztető fehérje NMR térszerkezeti képét osztotta meg velünk. Előadása első felében pár gyakorlati tanácsot osztott meg velünk, majd a későbbiekben kitért a mágneses magrezonancia (nuclear magnetic resonance; NMR) jelentőségére. Ezen a ponton egy vicces szóviccel is megörvendeztetett minket az előadó: „In this case NMR does not mean Not Meaningful Results”. Ez egy újabb tudományos szóvicc a HPLC (High-Price Liquid Chromatograpy) után, amit immár az egyetemmel kapcsolatos kedves emlékek közé lehet betárazni. Mivel az NMR pusztán egy képalkotó technológia, így szükség van egy vizsgálandó objektumra is. Az előadó Dr. Raymond Stevens professzor által vizsgált G-fehérje kapcsolt receptor hálózatát (G protein-coupled receptor network; GPCR) hozta fel példának, ugyanis ezek a fehérjék nagyon nagy százalékban fordulnak elő a szervezetünkben. A gyógyszeripar évtizedeken keresztül kutatta, hogy ezek a fehérjék hogyan is néznek ki és pontosan hol lokalizálhatóak. 2007-ben az NMR feloldotta az első problémát. Több mint 35 GPCR-t és több mint 200 szerkezeti elrendezés sikerült reprezentálni. Egy fehérje ábrázolásakor sok nehézséggel néz szembe az ember. Nem mindegy, hogy milyen élettani (fiziológiai) és gyógyszertani (farmakológiai) állapotban van az adott fehérje és a mikrokörnyezete. A szerkezetmeghatározásnál és –feloldásnál fontos az aminosavak pontos illesztése (fitting) és a pontos megfeleltetés. Ha egy adott droggal (ligand) végzik a kísérletet, akkor nem lehetetlen, hogy egy kezdeti molekulát később többféle kémiai módosításnak kell alávetni, hogy a fehérje által befogadható legyen. Bár sok esetben nem lehet tudni, hogy az eredményes módosítás után milyen változást okoz a sejten belül és végső soron a testünkben, azaz in vivo. A receptorban történő egyes aminosavcserék növelik a térszerkezeti instabilitást. A szerkezet pontos meghatározásához 19-es fluor izotóp (19F) jelölést lehet alkalmazni. Egy másik esetben a humán adenozin A2a receptor (A2AAR) aminosav cseréjét (szubsztitúció) és kompetitív ligandkötését vették gorcső alá. Az NECA nevű agonista anyag hatására nőtt az aktivitás. Ez a gyakorlatban azt jelentette, hogy a receptor belső felszíne befogadóbb lesz és ezért nő az aktivitás. Egy esetleges antagonista hatására a fehérje gátlás alá kerülne. Ennek az aktivitásnak vannak kinetikai paraméterei és grafikusan is lehet ábrázolni a változásokat. Ez az amit NMR-rel lehet látni, de röntgen-krisztallográfiával (X-CRT) nem. A ligandok kicserélődési rátáit 280 K-en definiálták, amely 0,5-23,7/s-ig terjed a NECA esetében. A gyógyszeripar hatalmas jelentőséget tulajdonít ezeknek a farmakológiai kutatásoknak, amit mi sem reprezentál hűebben, mint az az évi 30-40 millió dollár. Az utolsó diák között egy Brown mozgást reprezentáló rajz tárult a szemünk elé. A jelenséget legelőször Robert Brown írta le 1826-ban, miközben pollenszemcséket vizsgált vizes közegben. Az ennek hátterében húzódó bonyolult matematikai-fizikai összefüggést jó pár évtizeddel később Albert Einstein határozott meg, amit azóta Einstein-Stokes törvénynek hívnak. Végül pedig a gyűrűmozgásról (ring flip) esett pár szó. Egy NMR képen megjelent 20 fehérje egymásra rétegelve, amit a kinetikai adatok alapján 10^10/s mozgási rátával lehet jellemezni. Az aminosavak közül a tirozin (TYR; Y) és a fenilalanin (PHE; F) volt a vizsgált objektum, hiszen ezeknek jól karakterizálgató aromás oldalláncuk van. Két identikus állapot között mozgó gyűrű 180°-ot ír le, ami NMR-rel könnyedén lehet kimutatni. Összehasonlításképpen egy fehérjén lehet olyan aromás oldallánc, ami 20/s „sebességgel” rotál, de mellette akadhat olyan is, ami 10^4/s-al is. Összegezve az előadást, az NMR egy nagyon hasznos eszköz, amivel a fehérjékről számos információ kapható, de a karakterizálás során definiálni kell, hogy pontosan mikre vagyunk kíváncsiak, illetve nagyon fontos a paraméterezés is.

A második előadó Dr. Arieh Warshel volt, aki arról mesélt, hogy hogyan lehet modellezni molekuláris szinten a komplex biológiai rendszerek működését. Előadását elhunyt barátjának, a nagyszerű kémikusnak, Dr. Oláh Györgynek ajánlotta. 2013-ban Dr. Martin Karplussal és Dr. Michael Levittel osztott kémiai Nobel-díjat kapott a komplex kémiai rendszerek többszintű modelljének kifejlesztéséért. „Ha tudod, hogy sétál a sejt, akkor meg tudod, hogy sétál a test”. Ezzel a gondolattal nyitotta meg előadását a professzor. Ugyanis a sejten belüli jelátviteli folyamatok (intracelluláris szignalizáció) jelentősége a felszíntől, a plazmamembrántól (PM) a sejtmagig rendkívül fontos és összetett. A sejtben található fehérjék alakítják ki az információt. Az enzim-szubsztrát hatás jelentősége pedig óriási, ugyanis ezek a fehérjék más fehérjék fölött „állnak” és képesek szabályozni azokat. Az intracelluláris folyamatokra egy vicces Pacman hasonlat mutatott nekünk az előadó. Egy osztott képen volt egy-egy fonal. Ez reprezentálta a még nem teljesen érett fehérjét. Az egyik képen a fehérje önmagában volt jelen, lassan orientálódott és egyszer hasadt, de az is nagyon soká. Míg a másik fehérje mellett helyet foglalt a Pacman (enzim), amely hasító funkcióval bírt. A folyamatot az enzim katalizálta, az immáron érett fehérje több, aktív darabra esett szét az enzim jelenlétében. Egy másik kedvelt modell az F1F0 ATP-szintáz, amely egy membránkötött molekuláris motor. Két nagyobb funkcionális egységre lehet osztani: egy PM-kötött forgó rész (rotor) és egy szabad, citoplazmatikus álló rész (stator). Ennek a szerkezetnek az egyirányú működését egy vízimalom hasonlattal szemléltette az előadó. A szerkezet forgása során a víz egyirányú folyása, az áram(lása) szablya meg a kerék(szerű) szerkezet forgási irányát. Ennek a folyamatnak a matematikai hátterében empirikus potenciál egyenletek vannak, amelyek a kötések és kötésszögek közötti energiákat összegzik. Egy fontos kérdés továbbá, hogy miért van az enzimnek olyan hatalmas katalitikus ereje? Talán még fontosabb is, hogy hogyan használhatnánk fel ezt a tudást, hogy újabb enzimeket készítsünk? Kedvelt modell ezzel kapcsolatban a Kemp elimináz. Az enzim-katalizált reakciók kapcsoltak és van egy úgynevezett átmeneti (tranzíciós) állapot. A tanulmányozáshoz ezt kell először stabilizálni. Ugyanis egy nem enzim-katalizált esetében az energiaszint sokkal magasabb. Illetve fontos még, hogy csupán számítógépes modellezéssel nem lehet a mutációkat kiszűrni (screen), de ha célzottan indukálunk, akkor látható lesz, hogy milyen irányba mutálódhat az enzimünk. A hosszú távú szimuláció molekuláris dinamikával történik. Végül pár szót hallottunk arról, hogy myosin V motorfehérjének az egyirányú haladását mi irányítja. Ez nem más, mint az ATP felhasználása az egyik irányba gyorsabban megy végbe. Az előadást összegezve tehát megállapítható, hogy e folyamatok egyirányúságát mindig az energetikai háttér indokolja.

Az előadást egy rövid kávészünet követte, amely során a hallgatóság kicsit elvegyülhetett, és kapcsolatokat teremthetett egy finom forró kávé és néhány sajtos pogácsa mellett.

A szünet után Dr. William DeGrado, amerikai kémikus adott elő a de novo fehérjetervezésről. Ő is mesélt nekünk a magyar örökségéről, ugyanis doktori (PhD) tanulmányai során mentora volt Dr. Emil Thomas Kaiser és Dr. Kézdy Ferenc.

„Ha megértjük a fehérjéket, akkor a fizikai kémiai tanokat felhasználva tervezhetünk is.”

A célmolekula ebben az egyik esetben lehet egy antimikrobiális peptid (AMP), amelynek az aktivitása az amfifil szerkezettől függ, nem pedig az aminosav sorrendtől. Számos szekvencia probléma adódhat matematikailag és ebből kifolyólag az in vitro kísérletekben is. A paraméterek között nagyon fontos a hidrofób periodicitásnak a jelentősége. Egy másik fontos kutatott terület a fehérjék fémekkel való komplexet adó szerkezete és azok paraméterezése. Ilyen objektum például a cink(II)-dependens észteráz. Ennek a fehérjének egy kétfogú hisztidin (HIS; H) ligandja van, ami engedi a keresztkötéseket a szerkezeten belül és egy fém-ligand polimert formál. Az előadó említést tett Dr. Karancsiné Dr. Menyhard Dórával való közös kollaborációjáról is. További vizsgálatai közé tartoznak a nanocsövek, a tripla-hélixek és a fullerének alkotta bucky ball-ok különböző orvosbiológiai jelentősége. Kedvelt kísérleti objektum még a T. vulcanus nevű prokarióta II-es fotorendszerének a fehérjéi, kofaktorai, ligandjai. Ezekkel egy úgynevezett retrostrukturális analízist végeznek el, amivel a szerkezetet és a ligandok helyzetét meghatározzák. Összegző üzenetként itt is azt a megerősítést kaptuk, hogy az ilyen jellegű vizsgálatoknál mindig figyelni kell az NMR spektrumot, mert az számos információval szolgálhat. S a végső konklúzió a dominó effektus, amely azt szemlélteti, hogy ha az egyik dominó eldől és a sorból az egyiket eltávolítjuk, akkor a szétesés megállhat azon a ponton, célzottan.

Az előadást követően Harry B. Gray professzor, a pasadenai Caltech Wolf-díjas kémikusa mesélt nekünk arról, hogy hogyan is vagyunk képesek együtt élni az oxigénnel. Tudniillik ez egy rendkívül reaktív s ez által veszélyes anyag. A hallgatósághoz intézett kérdésében őszinte érdeklődéssel hallgattuk azt, hogy vajon miért nem robbanunk fel? Mi véd meg minket az oxigén destruktív erejétől? Az oxigén, mint központi szereplő kapcsán három plusz egy rendkívül fontos biokémiai folyamatra hívta fel a figyelmünket. A fotoszintézisre, a citokróm oxidáz által közvetített légzésre, a nitogén fixációra és a P450 által elősegített alkán oxidációra. A professzor úr legelőször 1962-ben értekezett arról, hogy az oxigén megkötése során a vanadil ion milyen szerkezettel bír. A korszerű vizsgálati berendezések híján egy kettős kötést feltételeztek a vandán és az oxigén között. Mr. Gray viszont már akkoris sejtette, hogy ennek a hátterében egy sokkal összetettebb energetiaki leírás bújik meg és egy hármas kötés. Feltevése beigazolódott, s azóta is gyakorta hívja fel a figyelmet a merész, ám de igaz feltevéseivel. 1962-ben hasonló elven tanulmányozta a kromil és a molibdenil ion elektromos spektrumát. 2012-ben megjelent cikkében már az oxo-fém ionkomplexeket vizsgálta. Egy másik kutatásában pedig tirozin és a triptofán számos, különféle biológiai szerepét vizsgálta a redox élettani folyamatokban. Az egyik molekuláról a másikra történő oxigénvándorlás is lekötötte a professzor figyelmét, ugyanis a 200 nanoszekundumtól teljesen a 9 mikroszekundumig képesek az egyes molekulák átadni egymásnak az oxigént a validált számítások szerint. Az aminosavak esetében persze más funkciót is betöltenek az oldalláncok, de fontos ezt is kiemelni. A professzor úr zárószavaiban felhívta a hallgatóság figyelmét, hogy a szabadgyökök fontossága egyre nagyobb a bioinorganikus kémiában.

Az első nap záró előadását Prof. Pernilla Wittung-Stafshede tartotta, aki fehérje feltekeredésről beszélt az élet alapjaitól kezdve a halálig. AZ élő szervezet nagy átlagban 20%-a fehéréből áll. Mondhatjuk úgy is, hogy a fehérje ruház fel minket bizonyos tulajdonságokkal. A centrális dogma értelmében a DNS határozza meg a fehérjéket. Bár a tényleges funkcionális állapotot csak a megfelelő érettségi állapotban érik el, amihez szükséges egy specifikus feltekeredés (folding). Ez gyakran spontán történik, de az e mögött rejlő energetikai háttér ennél sokkal komplexebb. Az mára már bebizonyosodott, hogy a feltekeredéshez szükséges információ viszont a lineáris szerkezetbe van kódolva. Ha teljesen random lenne, akkor a folyamat a végtelenségig tartana, szóval muszáj, hogy legyen egy jól meghatározott termodinamikai háttere, amiben részt vesznek bizonyos irányító faktorok. Ha a feltekeredés hibás, de fehérje nem teljesen afunkcionális, akkor ebből különböző neurodegeneratív betegségek alakulhatnak ki. Ezért is fontos ennek a folyamatnak a pontos ismerete. Ugyanilyen alapon jön létre a II-es típusú diabétesz (diabetes mellitus). Sokat kutatott terület a Parkinson kór (PD), aminek a pathomechanizmusa röviden az, hogy a hibásan feltekeredett α-synuclein toxikus amyloidokat formál az idegsejtekben. Nem csak a fehérjék szintjén, hanem a szupramolekuláris komplexek szintjén is vizsgálni kell ezt a jelenséget. Továbbá fontos a metalloproteinek ismerete is, ami lényegében az előző előadóra történő reflexió. Az előadás második felében a vizsgálati háttérről és módokról kaptunk információt. Köztudott, hogy a sejtek tömve vannak számos biomolekulával, az a kérdés, hogy hogyan lehet specifikusan egy fehérjét, de nagy kópiaszámban vizsgálni? A fehérjegyártáshoz baktériumokat használnak. Miután megtörtént a fehérjék kifejezése (expresszió), a sejteket elölik és különféle tisztításos eljárással kipreparálják a célfehérjéket. A kísérleteket kémcsövekben is el lehet végezni, ami hatására számos kinetikai és termodinamikai paraméterre fényt lehet deríteni (alak, stabilitás, feltekeredési/aggregációs sebesség, pH optimum, denaturánsok iránti érzékenység). Ezeket in vivo nehezebb megfigyelni, de a megfelelő spektroszkópiai és kalorimetriai eljárásokkal így is lehetséges, a megfelelő mintavételezés után. Az előadó a világot bejárva, s végül hazájába visszatérve most a Parkinson kórban szerepet játszó feltekeredési hibákkal (misfolding diseases) foglalkozik. Gyógymódot eddig nem sikerült találni, de kísérletesen sikerült egerekben indukálni a misfolding jelenséget, amit ha megfelelően vissza tudnak vezetni, akkor sokkal közelebb kerülnek a megoldáshoz. Érdekes megfigyelés ennek kapcsán, hogy a teljes bélflóra-írtott (germ free) egér védve van a PD ellen. Ez az eredmény számos utat nyitott meg, hogy a bélbaktériumok és a PD hogyan is függhet össze. Ezeknek a kutatásoknak a jelentőségét pedig az előadó utolsó szavai (take home message) indokolták: manapság már nagyobb az esély, hogy öregkorban az ember PD-ben hal meg, mint rákban.

A második napon Prof. Timothy Hunt Nobel-díjas biokémikus nyitotta az eseményt, aki a mitotikus sejtosztódásban jelenlévő kapcsolóállomásokról beszélt. 2001-ben osztott Nobel-díjban részesült a sejtciklusban kulcsszerepet játszó szabályozó faktorok felfedezéséért. Első, vicces mondatával hatalmas szimpátiát és jó kedved teremtett. Gyakran kérdezik tőle, hogy mennyiben változtatta meg az életét Nobel-díj. Ő pedig egyszerűen csak annyit felel, hogy így már megengedheti magának, hogy jobb hotelekben szálljon meg. Állítása szerint a tudós feladata, hogy megállapítsa, hogy az adott szakterületen mi is folyik pontosan. Egy Maradványhal képét felvetítve úgy fogalmazott magáról, hogy ő nem professzor, hanem inkább egy élő kövület. A következő dián egy videót láthattunk, amin a sejtek osztódtak – egy kivételével. Mi lehet ennek az oka? Mik azok a molekuláris tényezők, amik ezt előidézik vagy épp meggátolják? A következő dián egy Zebradánió (Danio rerio) embrionális fejlődését láttuk a megtermékenyített petesejttől, azaz a zigótától egy jól karakterizálható embrióig. Mindegyik sejt színkódolva volt és a felvétel egy közel 17 órás felvétel time-lapse eredménye. Mindennek az alapja a DNS replikációja, illetve a sejtciklus különböző fázisainak (M, G1, S, G2) gyors váltakozása. Rao & Johnson 1970-ben ennek kapcsán közölt egy cikket, ami a sejtfúziós kísérleteket mutatta be. Megállapították, hogy a cdc2 (ciklin-dependens kináz; CDK1) és a wee1 kulcsfontosságú szereppel bír. Az alapfeltevés az volt, hogy a sejt ciklint állít elő, a CDK1 bekapcsolódik és a sejt belép a mitotikus (M) fázisba. A helyzet ennél bonyolultabb, bár a CDK1-Wee1 bistabil kapcsolóként funkcionál. Az M-fázis kontrollállapotáról Novák Béla és John J. Tyson is értekezett sokat, aminek az eredménye a Novak-Tyson modell. A fejlődés során a különböző faktorok aktivitását azok foszforiláltsága is szabályozza. Ez egy komplex matematikai megközelítést vet fel, ugyanis több ezer szubsztrát van, számos foszforilációs hellyel. Számos hipotézis és koncepció létezik már arra, hogy a sejt mely szinteken milyen faktorok hatására képes be- vagy kilépni a mitózisból. Számos folyamat ezek közül még megfejtésre vár, de az előadónak nincsenek kétségei afelől, hogy az ifjabb generáció képes lesz megfejteni ezeket a tényezőket.

A második előadó Prof. Reiko Kuroda volt, aki vegyész létére számos fejlődésbiológiával lepett meg minket. A fehérjék funkcióiról és a pontmutációkról volt szó a szakai előadásában. Két nagyobb témakört vettünk górcső alá: az Alzheimer kórt (AD) és a tükörkép állatokat. Az AD-t pathomechanizmusa alapján egy rossz Amyloid prekurzor fehérje (APP) okozza, amely érése során a normális 1-40 aminosavat érintő ß-hasítás helyett eltolódik a 42. aminosavig (Aß42). S hogy miért pont ez a 2 aminosav okozza ezt a nagy eltérést? Az előadó kutatása során az Aß40 és az Aß42 amyloid struktúrák közötti eltéréseket vizsgálja spektrofotometriai módszerek alkalmazásával. Másik kutatásában pedig az állatvilág kiromorfológiáját kutatja, amely a testszimmetria morfológiai és genetikai hátterét taglalja magában. Például az ember esetében elmondható, hogy külsőre kétoldalian részarányos (bilaterális) a szimmetria, de belülről aszimmetrikus. Sok más élőlény esetében is megjelenik a belső aszimmetria, aminek génszintű determinációja van. A gerinctelenek közül viszont nagyon jó modellállat a Nagy mocsáricsiga (Lymnaea stagnalis), ugyanis mind balra mind jobbracsavarodó házzal rendelkező egyedek is előfordulnak a világon. Ebből jön az érdekes genetikai kísérlet, miszerint megváltoztatható-e ez a genetikai determináció az utódgenerációban. Az állatok minden szervének szimmetrikus elrendeződése miatt a két különböző morfológiájú egyed nem tud egymással szaporodni, így mesterséges módon kell beavatkozni. A fajon belül pedig a gének szintjéig kell visszavezetni a morfológia alakulását. Kísérletes körülmények között sikerült elérni a cserét, de a későbbi generációkban visszatért az eredeti állapot. Érdekes megfigyelés volt továbbá, hogy a jobbracsavarodó fenotípus domináns megjelenést kölcsönöz. Leszűkítve a kört, kvantitatív, valósidejű polimeráz láncreakcióval (qrtPCR) megállapították, hogy a 15 morfológiáért felelős génből 13 anyai hatást (maternal effect) mutat. A kutató a továbbiakban szeretné alkalmazni a méltán népszerű CRISPR/Cas9 célzott genomszerkesztési technikát a kutatásaiban.

A fejlődésbiológiáról és a testszimmetriákról átevezve a növénybiológiára Prof. Kondorosi Éva a szimbiózis csodáiról mesélt nekünk. Már több mint 30 éve dolgozik a területen, de hatalmas lelkesedéssel mesélt arról, hogy milyen összetett és csodálatos, amikor két élő rendszer ilyen szimbiotikus interakcióba lép egymással. Gondoljunk csak magunkra és a bélbaktériumainkra vagy akár a növényekre és a gombákra. Ez utóbbira koncentrálva két nagyobb csoportot lehet megkülönböztetni: szárazföldi növények és gombák (arbuszkuláris mikorrhiza; AM), valamint a Pillangósvirágúak (Leguminosae) és a Rhizobium baktérium szimbiotikus rendszere (ahol történik a nitrogén fixáció). Ez utóbbi fakultatív, s leginkább a talajban lévő nitrogénforrás elérhetőségétől függ. S miért is fontos egy gyökérgümő ehhez? Ez biztosítja a megfelelő mikroaeob környezetet. Ekkor egy megfelelő α- vagy ß-heterobaktérium lehet a partner. A gyökérgümő megfelelő morfológiai változással is jár, amit egy de novo infekció okoz a baktériumok által. Ez nem egy rosszindulatú fertőzés, itt szó sincs erről. Mindössze a baktérium kialakítja magának a megfelelő mikrokörnyezetet. A kommunikáció a két fél között pedig egy titkos nyelven bonyolódik le, de alapvetően ez is egy jelátviteli folyamat (cell signalling). Természetesen ennek a hátterében is számos genetikai tényező bújik meg, így nem maradhat el az sem, hogy a gének szintjéig legyen visszafejtve a folyamat. Sikerült több gént és fehérjét is azonosítani, de az említésre méltó egyik kulcsszereplő a Gümőspecifikus ciszteinben gazdag peptid (Nodule-specific Cytsteine-rich Peptide; NCR) Ez egy több mint 88 fehérjéből álló szupercsalád összefoglaló neve. Az NCR-ek a bakteroidokat célozzák meg. A felfokozott génexpresszióhoz pedig szükség van a mikroorganizmusok jelenlétéhez – hiányukban csak egy alapszintig nyilvánul meg. A kutatós jövőbeli perspektívája az NCR-ek antimikrobiális vonatkozásának kutatása, ugyanis a nem megfelelő baktériumokat elpusztítja.

Az utolsó előtti előadásban Prof. Wayne Hendrickson beszélt nekünk a Ryanodin1-es receptor (RyR1) szerkezetéről és működéséről. Ez egy olyan speciális membránkötött ioncsatorna, amely felelős az izmaink megfeszüléséért és elernyedéséért. A mechanikai aktiváció egy másik fehérje, a feszültségfüggő dihidropiridin receptortól (DHPR) indul Fontos hozzátenni, hogy például a szívizomban a RyR2 a jellemző, amely strukturálisan tér el, ezzel megadva a sajátos jelleget. A receptor szerkezetének meghatározásakor először a fehérjét izolálni kellett, majd röntgenkrisztallográfiai módszerekhez kellett folyamodni. Végül molekuláris helyettesítéssel lehetett reprodukálni a struktúrát. A fejtörést itt is a különböző fiziológiás (ligandkötött, szabad) és patológiás állapotok jelentették. Ezek reprodukciója rengeteg kísérletet jelent a továbbiakban. Az eddigi eredmények alapján megállapítható, hogy a receptor egy gombához hasonlít, aminek van egy tetramer 6-transzmembrán régiója, a mag (core) és egy citoplazmatikus, héj (shell) régiója. Ezen felül számos motívum (motif) megtalálható a szerkezetében. A mag egy pórust formál, amely a ligandkötött állapottól függően nyitott zárt vagy részlegesen nyitott. Különböző farmakológiai kísérletekkel (kalcium, koffein) megmérték a pórus aktivitását. Valamint mutációs hot spotokat kerestek és in vitro indukáltak is, hogy megtudják, hogy hol és milyen eséllyel romolhat el ez a receptor. Különleges érdekesség még, hogy a csirkében ez a szerkezet még egy plusz feszültségfüggő rendszerrel van ellátva.

Az esemény utolsó előadását Prof. Christopher Dobson tartotta, aki a fehérjék amyloid állapotairól beszélt, valamint azok orvosbiológiai jelentőségéről. A korábbiakat megerősítve ő is kijelentette, hogy a megfelelő folding szerkezet esszenciális az élő szervezetek számára. Az amyloid jelenség is ezen alapul. A fehérjék rossz feltekeredésekor (misfolding) a fehérjék nem degradálódnak, hanem a hibás működéssel tartanak fent egy állapotot. A degradáció is járhat betegségekkel, mint például a cisztás fibrózis. A rosszul funkcionáló, amyloid jelleget mutató fehérjék által okozott betegségeket PAD-nek (Protein Amyloid Disorders) nevezik. Ez egy gyűjtőnév, ami leírja az összes érintett betegséget Az Alzheimer kór két jellemzője az Aß plakkok és a Tau fehérje lerakódások, amelyek toxikusak az idegsejtek számára. A szív- és érrendszeri amyloidosis izommerevséget és nagykockázatú szívbetegséget okoz. A pontos mechanizmus megfejtéséhez egy jól karakterizálható betegség kell és az, hogy pontosan le lehessen írni a molekuláris környezetét egy ilyen Amyloid fehérjének. Annyi biztos, hogy az amyloid folding nincs meghatározva a szekvenciában, illetve a natív fehérjék mindig metastabil állapotban vannak. Kísérletes kutatások igazolták, hogy a megváltozott amyloid állapot stabilabb, mint a natív. Ez magyarázattal szolgál számos kérdésre, amely a helyzet kinetikai megközelítését taglalja. A fluoreszcensen jelölt konfokális mikroszkópos eljárásoknak köszönhetően pedig az is bebizonyosodott, hogy ezeket a kis struktúrák anélkül is képesek kért okozni a sejtekben, hogy plakkokat formálnának. Tehát már egy korábbi állapotban is képesek pusztítani. Még nem teljesen ismert a teljes folyamat, mert mind az amyloid formáció ind a pathomechanizmus számos összetett részfolyamatból áll. Jelenleg is zajlanak még a kinetikai analízisek az aggregációs mechanizmusról. A kutatások kapcsán elég gyakran merülnek fel újabb és újabb hipotézisek, de sajnos csak nagyon csekély azoknak a száma, amely megfelelő bizonyítást is nyer. Az Egyesült Királyságbeli Cambridge Centre for Misfolding Diseases jóslatai alapján 2050-re 1,078 billiárd dollárt fognak csak az Alzheimer kutatására áldozni.

Az előadások és az egyéb rendezvények nagyon jó hangulatban teltek és csakis ajánlani tudom, hogy akinek van lehetősége, szenteljen egy kis időd az ilyen jellegű eseményeknek, hiszen megéri. A befogadó elme számára ez hatványozottan igaz.