Ez a PTE ÁOK új honlapja.  |  Vissza a régi honlapra

« Kutatás

TDK témáink

A 3D nyomtatási technológiák a 21. században jelentős szereppel bírnak a személyre szabható orvostechnológiai eszközök fejlesztésében. Ennek egy külön, dinamikusan fejlődő tudományterülete a gyógyászati segédeszközök individualizálása. A PTE ÁOK és a PTE 3D Projekt keretében célunk olyan felső végtagi eszközök fejlesztése és klinikai tesztelése melyek részben 3D nyomtatással készültek, ezáltal egyénenként személyre szabhatók amellett, hogy a klinikai felhasználhatóságuk megegyezik a konvencionális technológiával készült eszközökével. Az eszközök klinikai tesztelése során 3D mozgásanalizáló rendszerek segítségével elemezzük az elért neurorehabilitációs tevékenység eredményességét.

Társtémavezető: Dr. Bódis Emőke

Ha eddig azt gondoltad, hogy a baktériumok egyszerű élőlények, akkor bizony nagy tévedésben voltál.

Az utóbbi pár évtizedben fény derült arra a tényre, hogy ezek a parányi lények sokkal összetettebben működnek, mint azt valaha is gondoltuk. Megtalálhatóak bennük a legfontosabb eukarióta fehérjék homológjai, melyek az összekötő kapcsot jelenthetik az ősi és a filogenetikailag fejlettebb szervezetek között.

Intézetünkben olyan rekombináns fehérjéken végezhetsz kutatásokat, melyek nélkülözhetetlenek a "bakteriális citoszkeleton" felépítésében. A kutatómunka keretein belül megtanulhatsz és gyakorlatban is alkalmazhatsz DNS és fehérje elválasztási módszereket, és lehetőséget kapsz arra, hogy a célfehérjéket különböző biokémiai, és spektroszkópiai módszerekkel tanulmányozd, úgy, mint kromatográfia, fotometria, fluorimetria, és nagy felbontású mikroszkópia.

Csatlakozz TDK hallgatóként a kutatócsoportunkhoz, használd a már nagyrészt tanult technikákat, és írj belőle izgalmas, magas színvonalú diplomamunkát!

Képek: (bal) A Thermotoga maritima aktin homológ MreB fehérjéjének szerkezete (PDB ID: 1JCG). (jobb) Filamentumrendszer a Caulobacter crescentus baktériumban.

Társtémavezető: Dr. Barkó Szilvia

Napjaink orvoslásának egyik legégetőbb problémája a baktériumok antibiotikumokkal szembeni rezisztenciája. Hiába állnak rendelkezésre igen széles spektrumú, és sokféle hatásmechanizmusú antibakteriális szerek, a patogén prokarióták „megtanulták” kijátszani ezeket, és szinte megállíthatatlanul károsítják az emberi szervezetet, mely folyamat fatális következményekkel is járhat.

Annak érdekében, hogy ebben a küzdelemben felül tudjunk kerekedni ezeken a parányi élőlényeken, új, eddig ismeretlen mechanizmusok feltárása szükséges, melyek által a bakteriális sejtek túlélése, illetve szaporodása gátolható.

Az antibiotikumok nagy része a baktériumok sejtfalszintézisét gátolja, ezáltal teszi életképtelenné a sejtet. Intézetünkben rutinszerűen állítjuk elő és vizualizáljuk a sejtfalszintézis „karmesterét”, a bakteriális aktinnak is nevezett MreB fehérjét. Kutatásunk célja annak felderítése, hogy az MreB fehérjének milyen szerep jut az antibiotikumokkal szembeni érzékenység, vagy épp ellenkezőleg, az antibiotikum rezisztencia folyamatában.

Ábra: Szuperfelbontású mikroszkóppal (SIM, SzKK) készült felvétel B. megaterium sejtekről.

Társtémavezető: Dr. Barkó Szilvia

A TDK munka lehetőséget biztosít egy klinikai és elméleti intézet közös projektjében való részvételre. Kollaborációs partnerünk a PTE KK, Szülészeti és Nőgyógyászati Klinikán, Prof. Dr. Koppán Miklóssal klinikavezető, egyetemi tanár és Dr. Papp Szilárd klinikai adjunktus. Azt vizsgáljuk, hogy cervix citológiai mintavétel során nyert hámsejtekbe bejutatott, expresszált majd tisztított aktint és p53-as apoptózis faktort kötő fehérjék hogyan befolyásolják a sejtek morfológiáját, osztódását és mozgását. HPV mentes, fertőzött és kezelt betegekből származó mintákban. Elsősorban mikroszkópos, sejtmanipulációs és in vitro módszereket alkalmazva vizsgáljuk a citoszkeletális rendszer szintjén lezajló folyamatokat a karcinóma sejt malignus transzformációja során. 

Társtémavezető: Leipoldné Dr. Vig Andrea

A természetes körülmények között előforduló toxinok mérgező hatásukat a sejtek aktin vázával kölcsön hatva is kifejtik.  Ilyen toxin például a falloidin (Gyilkos galóca, Amanita Phalloides), mely fehérjékhez és nukleinsavakhoz is kötődik. Patológiai hatása mellett fontos szerepet játszik a kutatásokban is, mivel erősen kötődik az aktin filamentumokhoz, stabilizálva azokat. A falloidinhez kötött jelölő (festék) molekulákat széleskörűen alkalmazzák a mikroszkópiában a citoszkeleton vizsgálatára, egyszerre kihasználva a falloidin erős kötődését és filamentum stabilizáló hatását, és a jelölő detektálhatóságát.

A jasplakinolid toxin is egy ciklikus peptid (Jaspis johnstoni), mely ugyancsak képes kötődni az aktin filamentumokhoz megmerevítve azokat. Lényeges különbség azonban, hogy míg a jasplakinolid képes a sejtek membránjain keresztül hatolni, addig a falloidin ezt nem tudja megtenni.

Kutatásaink során ezeknek a toxinoknak nemcsak a biológiai/patológiai hatásmechanizmusait szeretnénk megismerni, hanem felhasználjuk a már ismert hatásaikat a citoszkeletont utánzó modellrendszerek felépítéséhez. Ezen modellrendszerek segítségével tudjuk a citoszkeleton működését és szerepét részleteiben kutatni, megérteni.

TDK munkája során a hallgató betekintést kap az intézetben zajló kutatómunkába és megtanulhatja a citoszkeleton kutatáshoz szükséges biofizikai, biokémiai és sejtbiológiai módszerek használatát is.

Ábra: Alexa 488 és Alexa 568 –falloidin jelölés, 5 nM aktin Olympus IX981 mikroszkóppal 100x nagyításban, készítette Dr. Barkó Szilvia a Biofizikai Intézetben

Phase separation, that is, the formation of high and low density zones inside of an initially homogeneous field with an intermediate concentration of a conserved entity occurs in a series of physical and biological systems. Some interesting aspects of the dynamics of such systems can be modeled by the Cahn-Hilliard equation, or even by reaction-diffusion equations. Practical applications of these (systems of) partial differential equation include phase separation in polymer solutions, dislocation dynamics in solids, formation of ecological patterns, biological morphogenesis, modeling animal skin patterns and many others.

We intend to model the dynamics of defect interactions of colloidal precipitates forming behind a chemical reaction-diffusion front in polyvinyl alcohol gels, previously investigated by PH. Our first goal would be to provide a model and a computer simulation based on a system of reaction-diffusion equations. After this, the Cahn-Hilliard equation coupled to a moving front will be used to model and simulate the phenomenon. Programing skills, a minimal experience in using Linux and some knowledge of numerical methods will be necessary. Later we might perform experiments as well.

Supervisors: Péter HANTZ, PTE AOK Biofizikai Intézet, András BÜKI, InSilico Ltd., and Attila HORVÁTH, PTE TTK Szervetlen Kémia Tanszék

Consultant: István GROMA, ELTE TTK, Institute of Physics

A miozinok elsősorban sejtmozgásokért és sejten belüli transzportért felelős motorfehérjék, amelyek az ATP energiáját mechanikai munkává alakítják át. Egyik nemrégiben felfedezett és kevéssé ismert motorfehérje a miozin16, amely elsősorban a fejlődő idegsejtekben mutatható ki, de pontos szerepéről nagyon keveset tudunk.

Célunk, hogy megértsük ennek a különleges domén-szerkezettel bíró fehérjének az alapvető tulajdonságait. Ehhez rekombináns technikával fehérje fragmentumokat állítunk elő bakteriális, illetve bakulovírus expressziós rendszerekben, majd azokat enzimkinetikai szempontból vizsgáljuk gyors-kinetikai, spektroszkópiai és mikroszkópiai módszerekkel. A miozin16 partner fehérjéit idegszövetben (újszülött patkányagy) keressük kötési tesztek segítségével, a kölcsönhatásokat felületi plazmon rezonancia technikával vizsgáljuk. A miozin16 sejten belüli elhelyezkedését, migrációját fluoreszcens mikroszkópiával vizualizáljuk mikroinjektálást követően.

A szerteágazó projekt számos pontján be lehet kapcsolódni a kísérletekbe, hogy megismerve a legmodernebb orvosbiológiai technikákat, együtt próbáljunk választ kapni izgalmas és a tudományos közéletben sokakat foglalkozató kérdésekre.

Ábra: Fluoreszcens mikroszkópos képen Cos7 sejtek láthatóak: a) transzmissziós kép; b) aktin citoszkeleton hálózat GFP-vel jelölve; c) Alexa568-jelölt miozin16 mikroinjektálás után bejut a sejtmagba.

A harántcsíkolt izom összehúzódásáért felelős parányi gépezetek a szarkomerek. A szarkomerek működése az aktin és miozin alapú filamentumok kölcsönhatásán alapul. Tudjuk, hogy az aktin filamentumok a szarkomeren belül rendkívül szabályos, szinte kristályokhoz hasonló elrendeződést mutatnak. Érdekes módon, úgy tűnik, hogy a rendezett szerkezet kialakításában fontos szerepe van egy jól meghatározott 3D szerkezettel nem rendelkező, úgynevezett rendezetlen fehérjének, a SALS-nak. A SALS hiánya a szarkomer funkciójának defektusát, s ezen keresztül letális fenotípust eredményez már embrionális korban. Kutatásaink célja, hogy megismerjük ennek a különleges fehérjének a biológiai funkcióját irányító mechanizmusokat. Vizsgálataink során a fehérje különböző szakaszainak a működését írjuk le. A kutatómunka során megtanulhatsz fehérje expressziós és tisztítási eljárásokat (E. coli, baculovirus rendszerekben és szövetből), fluoreszcencia spektroszkópiai és mikroszkópiai technikákat, valamint a képelemzés módszereit.

Ábra: Szarkomerek (Drosphila melanogaster modell) vad típus (bal oldali ábra) és a SALS WH2 régióinak túltermelése esetén (jobb oldali ábra). Piros: aktin filamentumok, zöld: Z csík. Lépték: 5 mikrométer. A SALS WH2 régióinak túltermelése a szarkomer aktin filamentumainak rövidülését eredményezi.

A biomimetika az élő rendszerek által már „kitalált” megoldások alkalmazása összetett problémák megoldása érdekében, tulajdonképpen a természet által inspirált innováció. Biztosan hallottál már a tépőzárról, amihez a növényi tüskék felszínén található kis kampók adtak ötletet, illetve a termeszvárak motiválta természetes hőháztartást fenntartó épületekre. A biomimetika fontos vizsgálati eszköze az aktin sejtváz működésének. Kutatásaink során olyan biomimetikus rendszereket dolgozunk ki, amelyek a sejten belüli aktin hálózatok szerveződését és működését rekonstruálják a celluláris és intracelluláris mozgások során. A modellek vizsgálata hozzájárul az aktin sejtvázat irányító molekuláris események megértéséhez. A kutatómunka során megtanulhatsz fehérje expressziós és tisztítási eljárásokat (E. coli, baculovirus rendszerekben és szövetből), fluoreszcencia spektroszkópiai és mikroszkópiai technikákat, valamint a képelemzés módszereit.

A sejtmembrán kitüremkedéseinek létrehozásáért felelős aktin hálózat biomimetikus modellje. (A) Fázis-kontraszt mikroszkópiás felvétel. A sejtmembránt mikrogyöngyök felszíne modellezi (fehér pont), amely egy aktin hálózatot növeszt (szürke, csóvaszerű struktúra). Az aktin hálózat a gyöngyök mozgását eredményezi.  (B) Fluoreszcencia mikroszkópiával készített felvétel. (forrás: Bugyi Beáta és mtsai EMBO Journal 2010)

Phages significantly influence microbial populations by killing bacteria, while they are also considered to be crucial in driving microbial species diversity. In the human intestine, bacterial populations interact and compete with each other, and phages are expected to have a significant role in driving the biodiversity of this complex ecosystem.

 

Our aim is to analyze the role of bacteriophages in driving the alterations in microflora compositions found in feces of normal and ill (intestinal diseases) samples. Both taxonomy and function analyses will be carried out. In the first step, no DNA isolation and sequencing are planned, we just analyze shotgun sequencing data.

Using appropriate bioinformatics toolkits, CRISPR spacer sequences will be investigated in bacterial genomes. We will identify bacteriophage-specific sequences searching for genes characteristic for bacteriophages (e.g. portal protein, terminase, integrase etc.). In silico host prediction of bacteriophages will be carried out using multiple methods (k-mer frequency, CRISPR protospacer search, direct sequence presence in bacterial genomes etc.). Correlation of bacterial and bacteriophage abundancy will be investigated in healthy and ill patients.

Basic knowledge in computer programing, statistics and the Linux operation system will be required.

Supervisors: Tamás KOVÁCS, Enviroinvest Ltd. Pécs, Péter HANTZ, PTE AOK Biofizikai Intézet, and Ferenc JAKAB, Szentágothai Kutatóközpont

Consultant: János MOLNÁR,  TurbineAI

Collaborator: Maria VEHRESCHILD, Goethe University Frankfurt

A fehérjékbe tetszőleges helyre beépíthetők olyan aminosavak, amelyek fluoreszcens tulajdonságúak, de a természetben nem fordulnak elő. Így akár élő sejteken belül is specifikusan megjelölhetők egyes fehérjék, amelyek azután spektroszkópiai vagy fluoreszcens mikroszkópos módszerekkel közvetlenül vizsgálhatók. A módszer lényege leegyszerűsítve, hogy a módosítani kívánt helyre egy stop kodont ültetünk a génbe, és a rendszerhez olyan megváltoztatott tRNS-t adunk, amely ezt a stop kodont ismeri fel, és amelyet a fluoreszcens aminosavval kapcsolunk össze. Így a speciális aminosav csak a kívánt helyre épül be.

Célunk, hogy olyan aktin mutánsokat készítsünk, amelyek fluoreszcens aminosavat hordoznak eddig nem jelölhető helyeken. Ezáltal lehetővé válna az aktin molekulán belüli mozgások pontosabb mérése és feltérképezése különböző vizsgálati körülmények között. Ugyanakkor a jelölt molekulák in vivo sejtes kísérletekben az aktin morfológia változásainak a követésére is alkalmasak lennének. A munka során a fenti módszereken kívül molekuláris biológiai és eukarióta fehérje expressziós technikákat alkalmazunk.

Társtémavezető: Leipoldné Dr. Vig Andrea

A formin fehérjék az aktin sejtváz szabályozásának egyik fő molekuláris elemei. Kutatócsoportunk a forminok egy családjával a DAAM (Disheveled-associated activator of morphogenesis) formin vizsgálatával foglalkozik. A DAAM formin sokszínűsége abban rejlik, hogy változatos biológiai funkciókban tölt be nélkülözhetetlen szerepet. Így meghatározó az idegrendszerben az axonális filopodiumok formálásában, és így az idegsejtek közötti kapcsolatok kialakításában. Ugyanakkor a harántcsíkolt izom megfelelő működéséhez is elengedhetetlen. Kutatásink célja annak megértése, hogy a DAAM miként képes ilyen változatos biológiai funkciókat ellátni. Vizsgálataink során a fehérje különböző szakaszainak a működését írjuk le. Vizsgálatainkat több más magyar kutatócsoporttal együtt végezzük.

A kutatómunka során megtanulhatsz fehérje expressziós és tisztítási eljárásokat (E. coli, baculovirus rendszerekben és szövetből), fluoreszcencia spektroszkópiai és mikroszkópiai technikákat, valamint a képelemzés módszereit. E mellett betekintést nyerhetsz abba hogyan zajlik a kutatócsoportok közötti együttműködés.

Kapcsolódó publikációink:

  1. Molnár Imre, Migh Ede, Szikora Szilárd, Kalmár Tibor, Végh Attila G, Deák Ferenc, Barkó Szilvia, Bugyi Beáta, Orfanos Zacharias, Kovács János, Juhász Gábor, Váró György, Nyitrai Miklós, Sparrow John, Mihály József (2014) DAAM is required for thin filament formation and sarcomerogenesis during muscle development in Drosophila. PLOS GENETICS IF: 8.517
  2. Barkó Szilvia, Bugyi Beáta, Carlier Marie-Francve, Gombos Rita, Matusek Tamás, Mihály József, Nyitrai Miklós (2010) Characterization of the biochemical properties and biological function of the formin homology domains of Drosophila DAAM. JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY IF: 5.328
  3. Tamás Matusek, Rita Gombos, Anita Szécsényi, Natalia Sanchez-Soriano, Ágnes Czibula, Csilla Pataki, Anita Gedai, Andreas Prokop, István Raskó, József Mihály (2008)Formin proteins of the daam subfamily play a role during axon growth. J NEUROSCI

A projekt során olyan speciális fehérjék tulajdonságaival foglalkozunk, amelyek a funkciójukat a fény hatására fejtik ki. Ezek közé a fehérjék közé tartoznak  például a fotokromikus fehérjék, amelyek fény hatására különböző állapotokba "kapcsolhatóak". A projekt során fluoreszcencia és tranziens abszorpciós spektroszkópiai módszerekkel tanulmányozzuk a fotoaktív és fotokromikus fehérjéket.

Társtémavezető: Dr. Grama László

A természetben számos fehérje - rodopszinok, xantofinok, fototropinok vagy például flavoproteinek - vesz részt a fény érzékelésében. Molekuláris szinten ezek a fehérjék nagyon különböző módon reagálnak a fény abszorpciójára. Jelen projekt keretén belül két fotoaktív fehérjecsalád – fotoliáz/kriptokróm és BLUF – funkcionális dinamikáját vizsgáljuk.

Tekintettel arra, hogy ezekben a fehérjékben a fényabszorpciót követő változások nagyon gyorsan – több száz femtoszekundum és néhány száz pikoszekundum között – zajlanak le, a vizsgálatok során használt elsődleges módszerünk az ultragyors lézer spektroszkópia. 

Társtémavezető: Dr. Hild Gábor

Egyes, a klinikai gyakorlatban széles körben alkalmazott iv. kontrasztanyagok alkalmazásuk során bejutnak a sejtekbe és módosítják az aktin-sejtváz szerkezetét. Ennek a folyamatnak molekuláris mechanizmusai, valamint további hatásai még nem ismertek. Kutatásaink ezekre a fontos, molekuláris részletekre illetve az általuk kiváltott esetleges pathologiás elváltozásokra irányulnak különféle spektroszkópiai és mikroszkópiás módszerek és berendezések használatával.

Tudományos diákköri munkája során a hallgatónak nemcsak a témában jelölt kísérletes munka elvégzésére nyílik lehetősége, hanem betekintést kaphat a Biofizikai Intézetben zajló kutatómunkákba és megtanulhatja az aktin-citoszkeleton kutatáshoz szükséges egyéb labortechnikai, biokémiai, mikroszkópos és spektroszkópiai módszerek használatát is.

A komplett vagy parciális, veleszületett illetve szerzett végtaghiányos állapotok emberek milliót érintik világszerte. Az orvos- és műszaki tudományok közös eredményeinek köszönhetően protézisek széles skálája elérhető a piacon, azonban a 3D technológiák (CAD tervezés, 3D nyomtatás és szkennelés) megjelenésével és dinamikus térhódításával ezen gyógyászati segédeszközök egyre olcsóbban, illetve abszolút személyre szabottan előállíthatóak.  A kutatási téma a világon az egyik vezető és kiemelt interdiszciplináris tudományterületnek számít.

Tudományos munkánk célja a végtaghiányos gyermekek és felnőttek számára open-source 3D nyomtatási rendszerek alapján elkészíthető, költséghatékony és személyre szabott felső végtagi funkcionális protézisek preklinikai és klinikai szempontú vizsgálata. Hangsúlyosan a napi tevékenységek (AoDL - activities of daily life) kivitelezésének lehetőségét tervezzük elemezni, továbbá a protézisek funkcionalitását objektív szempontok alapján is vizsgáljuk. Az eredmények figyelembevételével pedig javaslatot teszünk egy standardizálható score-rendszer megalkotására, mely a mechanikus és myoelektromos protézisek funkcionalitását és a páciens elégedettségét egyaránt méri.

 

Az aktin filamentumok a sejt vázát építik fel, szerepük van a sejt alakjának megtartása mellett a sejtszintű dinamizmus fenntartásában is. Intézetünkben olyan fehérjéket vizsgálunk, melyek hatással vannak az aktinra, és ily módon mind sejt-, mind pedig szövet szinten az egész organizmusra.

Ahhoz, hogy a szervezetben aktin monomerekből (egyedi aktin molekulákból) filamentum, tehát a sejt vázát alkotó polimer alakuljon ki, szükséges az úgynevezett nukleációs faktorok jelenléte. Ezek a fehérjék teszik lehetővé, hogy a sejten belül, szervezett módon hosszabb vagy rövidebb aktin filamentumok, esetlegesen kötegelődött, erős aktin szálak alakuljanak ki. A nukleációs faktorok egyik típusa a forminok családja. Ezeknek a fehérjéknek a jelentőségét igen jól szemlélteti, hogy ha az ezeket kódoló génben hiba alakul ki, akkor a fejlődő embrió vagy életképtelen, vagy súlyos végtagdeformitással jön a világra.

Vizsgálataink során fényt deríthetünk a formin fehérjék aktinnal való közvetlen kölcsönhatásának tulajdonságaira, megállapíthatjuk, hogy a formin milyen módon változtatja meg az aktin monomerből filamentummá alakulás folyamatát, mely lépéseiben működik katalizátorként, és hol lassítja annak dinamikáját. Végeredményben így a sejten belüli funkció biofizikai alapjait találhatjuk meg az intézetünkben rutinszerűen alkalmazott molekuláris biológiai, valamint fluoreszcencia spektroszkópos és mikroszkópos módszerek segítségével.

Társtémavezető: Dr. Bugyi Beáta

Az eukarióta sejtváz egyik alapvető eleme az aktin, amely polimerizációja során alegységeiből, - az aktin monomerekből - felépülő filamentum-hálózat jön létre. Az aktin sejtváz dinamikus átrendeződése az aktinhoz asszociált fehérjecsaládok komplex koordinációja révén valósul meg. Kutatócsoportunk az egyik ilyen fehérjecsalád, a gelsolin homológ (GH) szupercsalád vizsgálatával foglalkozik, melynek tagjai változatos biológiai funkciókban töltenek be nélkülözhetetlen szerepet, számos esetben aktivitásuk Ca2+ által szabályozottak.

Az aktin-szabályozó fehérjék jelenléte, azok megjelenési mintázata karakterisztikus lehet a különböző klinikai kórképekben, a szabályozó fehérjék minőségének, illetve mennyiségének módosulása pedig jelentős hatást gyakorolhat a pathológiai elváltozások hátterében megjelenő citoszkeletális szabályozás módosításában is.

Tekintve, hogy ezen fehérjéknek meghatározó szerepe van az idegrendszerben az axonális filopodiumok formálásában, szabályozásában, így célunk a mögöttes szabályozó mechanizmusok megértésén túl ezen fehérjék potenciális biomarkerként történő azonosítása traumás idegrendszeri károsodás (pl. TBI) esetén, így prediktálva a sérülés potenciális kimenetelét.

Feladataink között szerepel a fehérjék azonosítása egészséges kontroll csoport biológiai mintáiban (elsődlegesen vérplazmában), a feltárási, tisztítási módszerek kidolgozása mellett pedig a későbbiekben súlyos traumás agysérülésen (sTBI) átesett betegek vérplazmájának, illetve lehetőség szerint agy-gerincvelői folyadék – liquor – vizsgálata is.

 

Bugyi B, Carlier MF: Control of actin filament treadmilling in cell motility. ANNUAL REVIEW OF BIOPHYSICS 39: pp. 449-470. (2010)

Bukovics P, Czeiter E, Amrein K, Kovacs N, Pal J, Tamas A, Bagoly T, Helyes Z, Buki A, Reglodi D: Changes of PACAP level in cerebrospinal fluid and plasma of patients with severe traumatic brain injury. PEPTIDES 60: pp. 18-22. (2014)

http://nyilvanos.otka-palyazat.hu/index.php?menuid=930&num=72240

 

Társtémavezető: Prof. Dr. Nyitrai Miklós

Kutatócsoportunk vizsgálatai a relatív új és érdekes területnek számító membrán nanocsövek kialakulására irányulnak. A membrán nanocsövek hosszú, időszakosan megjelenő, sejteket összekötő membrán kitüremkedések, amelyek különböző anyagok vagy kémiai jelek továbbításával egy lehetséges kommunikációs útvonalat biztosíthatnak bizonyos sejtek között (pl. T limfociták, neuronok, vesesejtek, mieloid sejtek, rákos sejtek). Az elmúlt évek kiemelkedő munkájának eredményeként bizonyítást nyert, hogy a nanocsövek képesek többek között vírusok, prionok, különböző sejtorganellumok, sejtfelszíni proteinek, bizonyos lipidek egyik sejtből egy szomszédos sejtbe való átvitelére.

Célunk a membrán nanocsövek kialakulásában és funkciójában szerepet játszó molekuláris szintű folyamatok, kölcsönhatások feltárása és megértése szuperfelbontású mikroszkópia alkalmazásával.

A szuperfelbontású mikroszkópok csak néhány éve jelentek meg a kutatásokban. Elnevezésüket a kivételesen jó felbontásuk, vagyis a velük készített képek részletgazdagsága miatt kapták. A Pécsi Tudományegyetem Szentágothai János Kutatóközpontjában működő szuperfelbontású mikroszkóp egy Zeiss Elyra típusú berendezés, amely akár 100 nanométeres, azaz kétszer jobb felbontásra képes, mint a hagyományos mikroszkópok. A kiváló felbontás mellett a műszer és a kiválasztott módszer (SIM: structured illumination) további előnye, hogy ellentétben más szuperfelbontású technológiákkal, alkalmazásához nincs szükség különleges jelölőkre.

Ábra: Élő egér (A20) B-limfocita sejtek, DiO lipofil membránjelölővel festve, 63x-os nagyítás, SIM (structured illumination microscopy) kép. A nyíllal jelölt részen egy nanocső látható.

Társtémavezető: Varnyuné Kis-Bicskei Nikolett

Az eukarióta sejtek mechanikai stabilitását egy belső vázrendszer (citoszkeleton) adja, amelynek egyik fő komponensét képezik az aktin filamentumok. Ugyancsak ezek a struktúrák felelősek a sejt mozgásainak jelentős részéért. Az aktin rendszert több száz szabályozó fehérje működteti, melyek nemcsak az aktin filamentum tulajdonságait szabják meg, hanem egymás tevékenységét is befolyásolják. A megnyúlt tropomiozinok a filamentumok oldalához kötődnek hosszirányban. Számos formájuk fordul elő egyazon sejttípuson belül is, aminek a jelentősége egyelőre kevéssé ismert. A gelsolin családba hasonló szerkezetű fehérjék tartoznak más-más funkcióval.

A gelsolin képes szétdarabolni a filamentumokat, illetve elősegíteni a képződésüket, vagy lezárni az egyik végüket. Az is ismert, hogy a tropomiozin és a gelsolin nemcsak az aktinhoz, hanem egymáshoz is képes kapcsolódni. Célunk, hogy megvizsgáljuk ennek a két fehérjetípusnak (valamint később a gelsolin család más tagjainak is) a kölcsönhatásait, illetve azt, hogy hogyan befolyásolják egymás szabályozó hatását az aktin filamentumra. Ezáltal megpróbálunk egy olyan molekuláris modellt felépíteni, amely egy lépéssel közelebb vihet ahhoz, hogy ennek a bonyolult rendszernek a működését megértsük. Munkánk során molekuláris biológiai eszközöket éppúgy alkalmazunk, mint fluoreszcens spektroszkópiai méréseket, vagy mikroszkópos képalkotást.

A PTE ÁOK Biofizikai Intézetben kutatócsoportunk hagyományos kutatási profilja az aktin citoszkeleton vizsgálata. Ezen programba jól illeszkednek a relatív új és érdekes területnek számító membrán nanocsövek kialakulására irányuló kísérletek. A membrán nanocsövek hosszú, időszakosan megjelenő, sejteket összekötő membrán kitüremkedések, amelyek egy lehetséges kommunikációs útvonalat biztosíthatnak bizonyos sejtek között (pl. T limfociták, neuronok, vesesejtek, mieloid sejtek, rákos sejtek) különböző anyagok vagy kémiai jelek továbbításával. Az elmúlt években kiemelkedő figyelem irányult a sejtbiológia ezen területére, amelynek eredményeként bizonyítást nyert, hogy a nanocsövek képesek többek között vírusok, prionok, különböző sejtorganellumok, sejtfelszíni proteinek, bizonyos lipidek egyik sejtből egy szomszédos sejtbe való átvitelére.

Célunk a membrán nanocsövek kialakulásában és funkciójában szerepet játszó molekuláris szintű folyamatok, kölcsönhatások feltárása, a fehérje szerkezeti és sejt morfológiai átalakulások minél pontosabb leírása és megértése.

(A képen Alexa 488 falloidinnel jelölt, fixált egér B-limphocyta (A20) sejtek, 63x-os nagyítása látható. SIM, azaz structured illumination microscopy kép. A nyíllal jelölt részen egy nanocső látható.)