Szakmai berkekben komoly visszhangra számíthat, Szalkai Balázs doktorjelölt és Grolmusz Vince professzor új fejlesztése: az ingyenesen elérhető, új online eszköz nagy metagenomokban képes adott funkciójú, még ismeretlen géneket azonosítani. Az ELTE PIT Bioinformatikai Csoport két kutatójának erről szóló tanulmánya ugyanis a rangos Genomics folyóiratban jelent meg.
Más kérdés, hogy a kevésbé szakértő szív ugyan dobban egyet az újabb magyar siker hallatán, de komolyabb szakirányú ismeretek híján az embernek gondot okozhat a dolog tudományos súlyának értelmezése. Grolmusz professzor a 24.hu-nak adott magyarázata alapján viszont minden világossá válik.
Azonosításuk szinte lehetetlen
Kezdjük azzal, hogy nagyon kevés baktériumot és vírust ismerünk mélységeiben, nagyjából 100-200 fajt, ezek főleg kórokozó vagy biotechnológiailag értékes fajok. Ezen kívül még néhány ezer faj teljes DNS-szekvenciáját, azaz genomját, de ezek nagy részét még nem elég mélyen.
Ez a néhány ezer faj a becslések szerint megközelítőleg az összes baktérium és vírus egy százaléka, tehát a fajok 99 százalékát nem ismerjük, nincs még nevük sem, és persze a DNS-szekvenciájukat sem ismerjük.
Mindezt onnét tudjuk, hogy amint DNS-szekvenálás könnyen elérhető és olcsó módszerré vált, a kutatók a legkülönbözőbb helyekről származó mintákban kezdték el rövid DNS-szakaszok azonosítását, majd azokat ismert mintákkal hasonlították össze. Kiderült, nagyon kevésnek van meg a párja, tehát a többséget valószínűleg nem ismerjük.
Itt felmerül, miért nem a másik oldalról közelítenek, azaz magát a baktériumot vagy vírust vizsgálják? Ennek két oka van. Egyrészt a fajmeghatározásra alkalmas, homogén tenyészeteket nagyon sok esetben még ma sem tudunk létrehozni. Másrészt, és témánk szempontjából ez az érdekesebb:
Egy átlagos baktérium DNS-lánca több millió bázispárból áll, ilyen hosszúságban pedig jelen eszközeinkkel képtelenség vizsgálni. Ezért a gyakorlat az, hogy különböző technikákkal a láncot apró darabokra szaggatják, majd ezekből próbálnak »összetákolni« egy már egyedi információt hordozó, de még vizsgálható hosszúságú mintát
– magyarázza a 24.hu-nak Grolmusz Vince.
Laikusként valahogy úgy képzelhetjük el, mint egy több százezer darabos nonfiguratív képet ábrázoló puzzle-t. Rakjuk ki helyesen úgy, hogy nem tudjuk, a teljes kép hogyan is néz ki.
Vadásznak az új fajokra
Fenti puzzle-t, vagyis a rövid DNS-darabok összességét nevezzük metagenomnak, ebből kellene kirakni a több millió párból álló DNS-láncot, vagyis összeállítani a teljes képet. Nyilvánvalóan nem megy, pontosabban csak egy darabig: egy-kétszáz nukleotidpárnál hosszabbat képtelenség összerakni: ennek során ugyanis a sok faj rövid DNS-darabkái összekeverednek, és olyan DNS-eket rakunk össze, amelyek a valóságban nem léteznek.
A rövid sorozatokból viszont meg lehet alkotni a fehérjéket kódoló géneket, enzimeket, ezért indult az utóbbi években szabályos vadászat az új fajok iránt, amelyek mind újabb lehetőségeket rejtenek a gyógyászatban és a biotechnológiában egyaránt. Csak egyetlen példa, az elmúlt években kifejlődött „kék biotechnológia”, amely a tengerekben található lények fehérjéinek felhasználását kutatja.
A mélyben, négy Celsius-fok körüli hőmérsékleten jól működő enzimek ha nem bomlanak le a földi 20-30 fokos környezetben, sokkal jobban és gyorsabban képesek katalizálni egyes folyamatokat
– magyarázza a professzor.
Sokan biztosan emlékeznek rá, az enzimes mosóporok megjelenésével mennyivel könnyebbé vált a folttisztítás: a termékekben alkalmazott fehérjebontó enzimek falták a pacákat. Ugyanígy lehetne fokozni például a gyógyszerek hatékonyságát, növelni alkalmazási körüket, de még vagy tucatnyi iparág hatékonyságát növelhetnék az új felfedezések.
Kiválogatja és összerakja
Innentől kezdve könnyű megérteni a magyar fejlesztésű eszköz jelentőségét. Manapság egy-kétezer dollárért bárki megrendelheti környezeti vagy klinikai minták metagenomikai jellemzését, magyarán 100-300 nukleotid hosszúságú DNS-szekvenciákat állítanak össze az elküldött metagenomból.
Először ezt az eredményt kell betáplálni a rendszerbe, majd meg kell adni, körülbelül mit keresünk. De csak körülbelül, mert pont ugyanolyat felkutatni nyilván értelmetlen. Olyan fehérjék adatait kell megadni a webszervernek, amihez hasonlókat a mintában keresünk: lényeges pontokon kicsit legyenek hasonlóak, máshol pedig teljesen különbözőek.
Ismét laikus közbevetés. A gépbe beöntünk egy zsák különböző színű, azokon belül is más-más árnyalatú gyöngyöt, majd fogunk egy bizonyos kéket, és azt mondjuk: válogasd ki és rendezd össze az ehhez hasonló színűeket.
A végeredmény: a webszerver kiválogatja és összerakja a keresett rövid szekvenciákat, amelyeket utána már össze lehet fűzni. Az online eszköz itt érhető el.
Kiemelt kép: Science Photo Library
