Špičkový vedecký tím UK sa venuje bioinformatike a funkčnej analýze biologických systémov

23. dec. 2017 • Biologické vedy

Špičkový vedecký tím UK sa venuje bioinformatike a funkčnej analýze biologických systémov

Rýchly rozvoj nových experimentálnych technológií sprevádza exponenciálny nárast získaných biologických dát. Vytvára tak excelentnú platformu pre komparatívnu a funkčnú analýzu genómov. Cieľom je odhaliť funkcie jednotlivých génov a ich vzájomných interakcií v rámci komplexných regulačných sietí. Dôvody takéhoto prístupu sú akademické (odhalenie a spoznanie molekulárnej podstaty zaujímavých biologických fenoménov), biotechnologické (identifikácia priemyselne využiteľných produktov génov a ich následná komercionalizácia) a medicínske (identifikácia diagnostických alebo terapeutických cieľov).

Pre takýto výskum je kľúčová úzka spolupráca informatických a biologických pracovísk, ktorá je celosvetovým trendom a v posledných rokoch sa stala základom modernej biológie a medicíny. V tomto kontexte sa v priebehu posledných rokov rozvinula spolupráca medzi štyrmi katedrami dvoch fakúlt Univerzity Komenského v Bratislave, ktorá je aktuálne formalizovaná v podobe tímu zastrešeného názvom Bioinformatika a funkčná analýza biologických systémov (INFO-BIO-FUN).

Tento vedecký tím bol vyhodnotený ako špičkový vedecký tím. V druhom kole posudzovania ho vybrala Akreditačná komisia. V Rektorskej sieni Univerzity Komenského sa pri tejto príležitosti 13. decembra 2017 uskutočnilo slávnostné prijatie špičkových vedeckých tímov rektorom UK v Bratislave prof. RNDr. Karolom Mičietom, PhD.

Výskumný tím tvoria RNDr. Ingrid Bhatia, PhD., prof. RNDr. Jozef Nosek, DrSc. a prof. RNDr. Ľubomír Tomáška, DrSc. z Laboratória funkčnej a komparatívnej genomiky Katedry biochémie a Katedry genetiky Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave (PriF UK), doc. Mgr. Juraj Gregáň, DrSc. z Laboratória biológie chromozómov Katedry genetiky PriF UK, doc. RNDr. Jana Korduláková, PhD. a doc. RNDr. Katarína Mikušová, DrSc. z Laboratória biochémie mykobaktérií Katedry biochémie PriF UK a doc. Mgr. Bronislava Brejová, PhD. s doc. Mgr. Tomášom Vinařom, PhD. z Laboratória výpočtovej biológie Katedry informatiky a Katedry aplikovanej informatiky Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave.

Členovia tímu sú vedecko-pedagogickí pracovníci, reprezentujúci štyri kľúčové oblasti výskumu – informatiku, biochémiu, molekulárnu biológiu a genetiku, ktorých výskum sa postupne integroval do komplexnej analýzy genómov a proteómov vybraných prokaryotických a eukaryotických organizmov.

„Modelové organizmy, na ktorých realizujeme náš výskum, sú vybrané druhy mykobaktérií a široké spektrum druhov kvasiniek. Mykobaktérie sú zaujímavým objektom nielen preto, že sú pôvodcami vážnych ochorení ako sú tuberkulóza a lepra, ale aj pre výnimočnú a doposiaľ nedostatočne preskúmanú štruktúru ich bunkového obalu. Okrem ochrannej funkcie majú zložky mykobakteriálnej bunkovej steny schopnosť komunikovať s imunitným systémom hostiteľa a do veľkej miery sú zodpovedné za rozvoj infekcie,“ uvádzajú členovia tímu.

Kvasinky majú podľa odborníkov kľúčový význam v modernom biologickom výskume, pretože veľká časť ich poznatkov o základných funkciách eukaryotických buniek (napr. princípy bunkového metabolizmu, bioenergetiky, biogenézy organel, bunkového cyklu, cytokinézy a organizácie genómu) pochádza práve zo štúdií kvasinkových mikroorganizmov. „Biologická diverzita, kompaktné genómy a jednoduchá experimentálna manipulácia robia z kvasiniek excelentné modelové organizmy pre analýzy prístupmi komparatívnej a funkčnej genomiky. Zároveň sú viaceré druhy kvasiniek významné aj v moderných biotechnológiách. Okrem toho je štúdium kvasiniek mimoriadne dôležité aj z medicínskeho hľadiska, pretože niektoré druhy, podobne ako mykobaktérie, spôsobujú závažné ochorenia. Sme presvedčení, že naša snaha pochopiť fyziologické procesy prebiehajúce v patogénnych druhoch mikroorganizmov môže prispieť k prevencii alebo k liečbe ochorení, ktoré spôsobujú.“

Spolupráca v rámci tohto tímu vyústila do viacerých publikácií. Príkladom je objavenie tzv. byp elementov (obr. 1), ktoré umožňujú preskakovať určitý úsek mRNA v procese syntézy proteínov. Kým predtým bol v rámci celej živej prírody známy iba jeden takýto element, bioinformatickou analýzou mitochondriálneho genómu patogénnej kvasinky Magnusiomyces capitatus vedci našli viac než 80 nových prípadov, ktoré boli ďalej potvrdené biochemickými a genetickými metódami. Tento výsledok, ktorý by nebolo možné dosiahnuť bez úzkej spolupráce informatikov a biológov, bol v roku 2014 publikovaný v prestížnom časopise Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (Lang, B. F., Jakúbková, M., Hegedűsová, E., Daoud, R., Forget, L., Brejová, B., Vinař, T., Kosa, P., Fričová, D., Neboháčová, M., Griač, P., Tomáška, Ľ., Burger, G., Nosek, J.: Massive programmed translational jumping in mitochondria, 2014). „Interdisciplinarita je spoločným motívom aj našich ďalších unikátnych príspevkov v oblasti štúdia molekulárnych mechanizmov meiózy (biochémia, bioinformatika, genetika, molekulárna biológia, organická chémia) či biogenézy bunkovej steny mykobaktérií (biochémia, bioinformatika, molekulárna biológia, organická chémia).“

Obr. 1: Populácia buniek patogénnej kvasinky Magnusiomyces capitatus, v ktorej mitochondriách boli objavené mobilné genetické elementy byp. DNA v bunkách bola značená fluorescenčnou farbičkou DAPI.

Všetkých členov tímu spája dlhoročná skúsenosť na vynikajúcich pracoviskách v zahraničí (Francúzsko, Kanada, Rakúsko, USA, Spojené kráľovstvo). „Na Slovensko sme sa rozhodli vrátiť v snahe robiť zmysluplný výskum a venovať sa vzdelávaniu vysokoškolských študentov na domácej pôde. Našu spoločnú filozofiu a vzťah k vede a výučbe vyjadrujeme aj v akronyme INFO-BIO-FUN: INFO – predstavuje nielen významnú úlohu bioinformatikov v našom tíme, ale aj zameranie všetkých členov tímu a ich pracovných skupín na informačné molekuly živých systémov; BIO – je výrazom štúdia biológie a biochémie širokým spektrom prístupov a metodík; FUN – chápeme v zmysle funkčná charakterizácia vybraných génov a proteínov, ako aj funkčná genomika. FUN zároveň vyjadruje naše nadšenie pre biomedicínsky výskum, ktoré považujeme za absolútne kľúčové a ktoré je našou hnacou silou pre prácu ako v pedagogike, tak aj vo vede. Je zrejmé, že práve bez neho robiť špičkový výskum a vychovávať novú generáciu vedcov na Slovensku ani nie je možné,“ uzavrel špičkový vedecký tím zastrešený názvom Bioinformatika a funkčná analýza biologických systémov (INFO-BIO-FUN).

*********************************************

Pôvodne bolo predložených 52 návrhov na špičkový vedecký tím. Výsledky druhého kola posudzovania špičkových vedeckých tímov pôsobiacich na slovenských vysokých školách zverejnila Akreditačná komisia v závere júna 2017. Zaradila medzi ne 17 špičkových tímov. Medzi nimi sú na Univerzite Komenského v Bratislave aj také, ktoré sa zaoberajú témami ako:

Archeológia: moderný výskum na Slovensku – pod vedením prof. Jozefa Bátoru. Ďalší členovia tímu sú Dr. Peter Barta, Dr. Tomáš König, prof. Eduard Krekovič, Dr. Jana Mellnerová, doc. Michal Slivka a Dr. Andrej Vrtel.

Sociálne kontexty v lokálnych komunitách – v tíme pôsobiacom na Fakulte sociálnych a ekonomických vied UK v Bratislave pod vedením prof. Martina Kanovského sú doc. Juraj Buzalka, Dr. Danijela Jerotijevič a Dr. Andrej Mentel.

Tím fyziky vysokých energií Bratislava – pod vedením prof. Stanislava Tokára; pôsobí (v oblasti fyziky) na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave. Členmi sú tiež Dr. Róbert Astaloš, Dr. Pavol Bartoš, Dr. Tibor Ženiš a doc. Ivan Sýkora.

Tím experimentálnej biológie rastlín – vedie prof. Alexander Lux z Prírodovedeckej fakulty UK v Bratislave (ďalší členovia tímu: Dr. Michal Martinka, Dr. Marek Vaculík a Dr. Zuzana Lukačová).

Kardiorespiračný systém a viscerálna bolesť – z Jesseniovej lekárskej fakulty v Martine UK v Bratislave pod vedením prof. Andrey Čalkovskej (členovia tímu: prof. Miloš Tatár, prof. Michal Javorka, doc. Marián Kollárik a Dr. Alžbeta Trančíková).

Translačný výskum onkologických ochorení z Lekárskej fakulty UK v Bratislave – na čele s doc. Jozefom Mardiakom (členovia tímu: prof. Michal Mego, doc. Ľuboš Drgoňa, Dr. Jozef Šufliarsky a prof. Dalibor Ondruš).

 

Odborný garant textu: doc. RNDr. Katarína Mikušová, DrSc., z Laboratória biochémie mykobaktérií Katedry biochémie PriF UK v Bratislave

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com

Uverejnila: VČ

 

Informácie o bioinformatike a funkčnej analýze biologických systémov nájdete aj v časopise NAŠA UNIVERZITA (11/2017)

Hore
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Utorok s psychológiou TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
CVTI SR 80. výročie
Prechod VK na VND - jeseň
Extrapolácie 2018
Veda v Centre
TVT 2018
TVT 2017 články
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Vedeli ste, že vedci vytvorili prvý syntetický organizmus na svete?
Zistite viac