Hogyan lehet meggyőzni a cicás videók nézőközönégét, hogy támogassanak egy tudományos projektet? Különböznek-e egymástól a klónok? Symmons Orsolya genetikáról szóló előadásán jártunk november 20-án, hétfőn, és többek között a fenti kérdésekre is választ kaptunk.
Symmons Orsolya, egyetemünk volt hallgatója fiatal kora ellenére már elég szép dolgokat mondhat el magáról: doktori fokozatot szerzett a Lyoni Egyetemen, jelenleg a University of Pennsylvania munkatársa, és kutatásairól számolt már be a The Washington Post, a Der Spiegel és a Blikk is. Ez utóbbiról viccesen megjegyzi, hogy édesanyja szerint ez a „tudományos karrierjének csúcspontja”.
Symmons Orsolya, az ELTE volt hallgatója, jelenleg a University of Pennsylvania munkatársa
a kép forrása: lilbubome.wordpress.com
Hogy könnyebb legyen beszélni arról, mik is hangzottak el az előadáson, először érdemes tisztázni két fogalmat: a genotípust és a fenotípust. A genotípus az adott élőlény genetikai felépítése. Lényegében azon múlik, hogy az örökítőanyagban (DNS vagy RNS) milyen sorrendben követik egymást bizonyos molekulák. A fenotípus pedig azt jelenti, hogy a genotípus által kódolt tulajdonságok, jellegek miképpen jelennek meg az egyedben. Tehát a fenotípus lényegében azt jelenti, hogy „hogyan néz ki ténylegesen” a szervezet, hiszen ezt a genotípuson túl a környezeti hatások is befolyásolják. Symmons Orsolya a doktorija óta e két fogalom közötti leglényegesebb összefüggéseket próbálja feltárni három fontos kérdés alapján.
Milyen genetikai változások eredményeznek teljesen más fenotípust?
Orsi lényegében egy véletlennek köszönhetően ismerte meg az internet egyik leghíresebb macskáját, LilBubot, aki első ránézésre is egy kicsit furcsának, érdekesnek tűnik, de ha az embernek van némi biológiai előképzettsége, akkor pedig egyenesen hihetetlennek. LilBubnak ugyanis minden mancsán 6 ujja van, néhány csontja Erlenmeyer-lombik-szerűvé deformálódott, alsó állkapcsa kisebb a szokásosnál (ezért lóg ki állandóan a nyelve), fogai pedig nincsenek. A fentebb felsorolt tünetek több különböző, elképesztően ritka genetikai rendellenességre utalnak. Ezért felmerült a kérdés, hogy vajon tényleg több különböző betegségegyüttes előfordulásáról van-e szó, vagy ez egy új, ismeretlen elváltozás által kialakított tünetegyüttes-e.
Lil Bub, a leghíresebb macska Grumpy Cat óta
a gif forrása: funnyjunk.com
A Human Genome Project mintájára LilBubome-ra keresztelt projektet Orsi és két barátja a munkájuk mellett afféle szabadidős tevékenységként fogták fel. A kutatáshoz szükségük volt LilBub DNS-ének szekvenálására, azaz a genotípus pontos feltérképezésére. Ebben segítségükre volt LilBub gazdája, aki küldött nekik a macska véréből, illetve az internet népe, ugyanis a szekvenáláshoz szükséges pénzt úgynevezett crowdfoundinggal sikerült összegyűjteniük. Ez azt jelenti, hogy a kickstarterek mintájára magánszemélyek adományaiból gyűjtötték össze a szükséges összeget. Cserébe minden eredményt, adatot publikussá tettek, és blogjukon mindig őszintén számoltak be a sikerekről, kudarcokról. Orsi elmondása alapján a projekt nemcsak az ismeretszerzés miatt volt kiemelkedő fontosságú, hanem azért is, mert sikerült becsempészni a tudományt az emberek mindennapjaiba.
Ha ugyanaz a genotípus, miért lesz néha teljesen más a fenotípus?
Ha egy egyed sejtjeit nézzük, akkor azt látjuk, hogy mindegyikben pontosan ugyanaz a genetikai kód található – mégse néz ki minden sejtünk egyformán. Szerencsére az izomszövetek és az idegszövetek merően különbözőek, így el tudnak látni eltérő feladatokat. Orsi egy másik kutatása pont ezt a kérdést boncolgatja, hogy milyen folyamatok irányítják a genotípus fenotípussá „alakulását”. Honnan tudja a sejt, hogy neki most szívizomsejtként vagy májsejtként kell viselkednie?
A sejtmagban lévő DNS körülbelül 2 méter hosszú lenne, ha „kitekernénk”. Ez nyilván nem fér el egy parányi sejtben, ezért ott a DNS gyakran úgynevezett szuperspiralizált állapotban található, azaz egy nagyon ügyesen feltekert „gombolyagként”. Ha a DNS információt akar „közölni”, akkor az épp szükséges információt hordozó része kitekeredik, és több lépésben fehérje szintetizálódik róla (ugyanis a genetikai kód nem azt tartalmazza, hogy „ez az ember kék szemű”, hanem különböző fehérjéket kódol, amelyek a működésük során például kék szemszínt okoznak). Már viszonylag régóta tudott, hogy a DNS-szálon úgynevezett enhancerek (erősítők), találhatók, amelyek elősegítik, illetve gátolják egy gén kifejeződését. Azonban az eddig nem volt tisztázott, hogy mi alapján dönti el az enhancer, hogy melyik génekre hasson a működése.
A DNS a sejtmagban szuperspiralizált állapotban található: a kisebb „gombolyagok” egy-egy domént jelölnek, amelynek működését az enhancerrégiók szabályozzák
a kép forrása: wikipedia.com
A kutatásból az derült ki, hogy az örökítőanyag 3D-s szerkezete lehet a kulcs. Úgy képzeljük el, hogy a DNS a sejtmagban több kis gombolyagra osztható. Egy gombolyagon belül pedig olyan gének találhatók, amelyeknek a működése összefügg. Egy ilyen gombolyagot doménnak hívnak. Orsiék kimutatták, hogy az enhancerek egy doménon belül erősítik a génkifejeződést, a térbeli szerkezet pedig gátolja, hogy a hatásuk egy másik doménra is kiterjedjen.
A sejtszintű szabályozáson túl mi befolyásolhatja még a fenotípust?
Az előző változatosság tulajdonképpen egy „szervezett másság”. Szükség van különböző funkciójú képletekre az egyeden belül. Azonban néha megegyező genotípusú és funkciójú sejtek viselkednek teljesen máshogy. Ezek okainak feltárására jó példák a kalikó macskák – ez nem egy fajtát jelöl, hanem a képen is látható „foltos színezetű” macskákat. Ezeknek a macskáknak a szőrszíne az X ivari kromoszómán öröklődik. Mivel az egészséges macskák esetében csak a nőstényeknél található két X kromoszóma (a hímek ivari kromoszómája: XY), ezért csak náluk van értelme beszélni erről az érdekességről, ugyanis előfordulhat, hogy a két X kromoszóma eltérő szőrszínt okozó géneket hordoz. Egy sejtben azonban csak egy X kromoszóma fejtheti ki a hatását. Pontosan ez okozza a foltosságot, hogy nem mindegyik sejtben ugyanaz aktiválódik, így különböző helyeken különböző szőrszín fejeződik ki a génről.
Orsi a kutatótársaival azt vizsgálta, hogy van-e valami rendszer ezekben a látszólag teljesen véletlenszerű foltelrendeződésekben. Létezik-e valami logika, amelynek mentén el lehet dönteni, hogy az adott szőrszál miért éppen fekete vagy fehér? A kutatás biztató eredményekkel zárult. Kimutatták, hogy semmiképpen sem esetleges a kalikó macskák színe, sőt feltárták magát a mechanizmust is, hogy hogyan lehetetleníti el egy sejten belül az egyik X kromoszóma a másik működését.
Rainbow, az első klónozott kalikó macska és „anyja”, CC – bár genetikailag teljesen megegyeznek, mégis eltérő mintázatúak
a kép forrása: drsophiayin.com
Az előadás kiváló példája volt annak, hogy hogyan lehet a tudományt egyszerre a legmagasabb szinten művelni és közben nem elfelejteni, hogy nem mindenki tanult biológiát az egyetemen, de igenis megéri a mindennapi ember számára is elmagyarázni, hogy mi és miért folyik a laborban – hátha kedvet kap hozzá, hátha jobban megérti általa a világot, hátha egy remek együttműködés születik belőle.
A kiemelt kép forrása: lilbub.com
