Klinikum

Hálózatelemzés és a betegségek hátterének feltárása - Gondolatok

JORDÁN Ferenc

2011. NOVEMBER 05.

Nem túl régen még minden rendes biokémiai laborban “kint lógott” a Metabolic pathways térkép. A bonyolult kriksz-kraksz valószínűleg sok kutatót sodort a rendszerszemlélet irányába, akár észrevétlenül is. A modern rendszerbiológiai adatbázisok fényében megmosolyogtatóan egyszerű kis hálózatocska ugyanis azt segített megérteni, hogy még ha ezer oldalas is a sejtbiológia-tankönyv, minden, amit ír, ugyanarról a sejtről szól, hiszen a metabolitok egyetlen nagy rendszert alkotnak.

A metabolikus kaszkádok és például a feedforward loop felismerése tovább erősítette azt a szemléletet, hogy az egyes molekulákat (fehérjéket, géneket) nem célszerű egyenként megtanulni, szerepüket értékelni. A hasnyálmirigyben például a secretin kétféle útvonalon keresztül képződhet, sematikusan A-B-C és A-D-C utakon át, ráadásul A-ból (ez a preprosecretin) úgy is eljuthatunk C-be, hogy B-ből D-be ugrunk. Tehát a két útvonal között keresztkapcsolat, úgynevezett híd is van.

A molekuláris rendszerek ilyen nézőpontú kutatása felvet egy sor érdekes kérdést: milyen sebezhető avagy robosztus a hálózat, melyek a gyenge pontjai, mennyire redundáns, mennyire optimális és megbízható. A genetika irányából ezt a kvantitatív genetika és az epigenetika (sok gén összjátéka alakítja ki a fenotípust), a fejlődésbiológia irányából pedig például a génreguláció alaposabb megismerése (pl. Britten-Davidson modell) támogatta. A hálózatkutatás jól használható értelmezési model.

Egyre több adatunk van a különböző fehérjék között kialakuló kölcsönhatásokról. Ez jelenthet pusztán foszforilációt vagy defoszforilációt, általában regulációt, komplexképzést vagy más kapcsolatokat. Úgy tűnik, ez a fajta hálózat, sok ezer fehérje kölcsönhatási hálózata, valóban egy olyan modell, amely elég sokat elmond a sejt működéséről (PPI hálózat, azaz protein-protein interaction network). Ez pedig magában foglalja a sejtek közötti kommunikációt, szaporodást, szabályozást vagy éppen sejthalált (akár az apoptosist, akár a necrosist).

Természetesen az egyes fehérjék funkcióját és különböző tulajdonságait is megadják számunkra a modern adatbázisok, így hát, persze némileg leegyszerűsítve, beszélhetünk rákot, cukorbetegséget, szív- és érrendszeri betegségeket vagy éppen autizmust “okozó” génekről. A nagy fehérje-fehérje kölcsönhatási hálózatban pedig érdekes megvizsgálni, vajon ezek hogyan helyezkednek el egymáshoz képest. Érdekes szabályozási útvonalakat és izgalmas szerkezeti elemeket találhatunk, megvédendő és megtámadható kritikus pontokat kereshetünk, lényegében pedig a különfél sejtfunkciók közötti kapcsolatokat számszerűsíthetjük. A hálózatelemzés tehát sokszor pusztán számszerűsíti, kvantifikálja azt, amit azért már (kvalitatíve) régen tudunk.

Érdekes megfigyelés például, amikor két betegség hátterében álló fehérjék nincsenek egymással összeköttetésben, de két lépésben már sok útvonal látható köztük. Ilyenkor előfordulhat, hogy ezek az indirekt kölcsönhatások erősebb összefüggést sejtetnek, mint más esetben a kevés direkt kapcsolat. Szociológiában, ökológiában, politológiában egyre több és több példa van már meglepően erős, mégis pusztán indirekt kapcsolatokra. Ilyen összefüggések rejtett hálózata segíthet feltárni néhány gén/fehérje bizonyos betegségekben játszott közvetett szerepét. Szerencsére egyre több laboratórium hajlandó már a hálózatelemzők predikcióit élesben is tesztelni.


Jordán Ferenc
kutató - University of Trento

Referencia:
Nguyen, T.P. and Jordán, F. 2010. A quantitative approach to study indirect effects among disease proteins in the human protein interaction network. BMC Systems Biology, 4:103.

HOZZÁSZÓLÁSOK

0 hozzászólás

A rovat további cikkei

Klinikum

Az inzulinrezisztencia gyógyszeres kezelése

Az inzulinrezisztencia több betegség, szindróma pathogenezisében részt vesz, ezek közül a legfontosabb a metabolikus szindróma, a 2-es típusú cukorbetegség, a polycystás ovarium szindróma

Klinikum

A bél-agy-tengely újabb összefüggései

Gyulladásos bélbetegség esetén több mint duplájára nő a demencia kockázata; IBD-ben szenvedőknél 7 évvel korábban kezdődik az elbutulás.

Klinikum

A hyperuricaemia diétás vonatkozásai

MEZEI Zsuzsanna

A húgysav keletkezésének vannak endogen (purinszintézis, sejtpusztulás) és exogen (táplálkozás) forrásai. A kezelésnek tehát ennek megfelelően kell, hogy legyen nem csak endogen, hanem exogen útja is, ami magát a táplálkozást (és a helyes életvitelt is) foglalja magába.

Klinikum

A Janus-kináz-gátlás alapjai – mi történik a sejten belül? - A Figyelő 2017;1

POLGÁR Anna

A rheumatoid arthritis (RA) patomechanizmusának ismert résztvevői az aktivált T-sejtek által stimulált B-sejtek és a monocyta-macrophag rendszer sejtjei, amelyek jelentős mennyiségű gyulladásos citokint termelnek. A citokinek hatásukat a különböző sejteken megjelenő receptorok közvetítésével fejtik ki.

Klinikum

Reumatológiai gyulladásos megbetegedések és családtervezés – a reumatológus szemével - A Figyelő 2017;1

SEVCIC Krisztina

Klinikai vizsgálatok igazolják, hogy az RA-s nőknek kevesebb gyermekük születik, illetve gyakoribb köztük a gyermektelenség, különösen, ha fiatal életkorban (30 éves kor előtt) diagnosztizálják betegségüket, illetve ha a diagnózis felállításakor még nincs gyermekük.

Kapcsolódó anyagok

Hírvilág

Bilasztin, nem szedáló antihisztamin használata krónikus urtikária esetén, már gyermekkorban is

Az allergiás betegségek, allergiás nátha, urtikária első vonalbeli kezelésére nem szedáló, második generációs antihisztaminok javasoltak. Az egyik legújabb második generációs antihisztamin a bilasztin, amellyel nemcsak felnőtt-, hanem gyermekvizsgálatok is történtek.

Agykutatás

A szerotonin nem csak neurotranszmitter

A szerotonin nemcsak ingerületátvivőként működik, hanem a génexpresszió szabályozásában is részt vesz. E felfedezés következtében jobban megérthetjük a normál agyfejlődést, a pszichiátriai és neurodegeneratív betegségeket, és új terápiás módszereket fejleszthetünk ki.

Klinikum

A hyperuricaemia diétás vonatkozásai

MEZEI Zsuzsanna

A húgysav keletkezésének vannak endogen (purinszintézis, sejtpusztulás) és exogen (táplálkozás) forrásai. A kezelésnek tehát ennek megfelelően kell, hogy legyen nem csak endogen, hanem exogen útja is, ami magát a táplálkozást (és a helyes életvitelt is) foglalja magába.

Egészségpolitika

Oltásellenesség - a 10 legnagyobb egészségügyi veszély egyike

Az Egészségügyi Világszervezet (World Health Organization, WHO) újabb 5 éves tervében összegyűjtötte az egész világot érintő egészségügyi veszélyeket. A lista az oltásokkal megelőzhető fertőzések elterjedésétől a gyógyszereknek ellenálló kórokozókon és a túlsúlyon át a környezetszennyezésig és a klímaváltozásig számos komoly és sürgős megoldásra váró problémát ölel fel. Ezzel közel egy időben, Amerikában több mint 26 ezer iskolásnak nem engedték meg az iskolakezdést, mert nem voltak beoltatva. Magyarországon a védőoltási rendszer szinte egyedülálló.

Klinikum

A Janus-kináz-gátlás alapjai – mi történik a sejten belül? - A Figyelő 2017;1

POLGÁR Anna

A rheumatoid arthritis (RA) patomechanizmusának ismert résztvevői az aktivált T-sejtek által stimulált B-sejtek és a monocyta-macrophag rendszer sejtjei, amelyek jelentős mennyiségű gyulladásos citokint termelnek. A citokinek hatásukat a különböző sejteken megjelenő receptorok közvetítésével fejtik ki.