Száz évvel a genetikai kutatások megkezdése után új tudományterület bontakozik ki a világban, a posztgenetika. Az örökítőanyag eddig nem ismert (intergénikus) területeinek részletes informatikai vizsgálata óriási távlatokat nyit meg a biológiában.
Prof. dr. Falus András, a Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet igazgatója a neves amerikai immunológiai társaság, a Henry G. Kunkel Society közelmúltban megválasztott tagjaként a témáról tartott nemrég előadást New Yorkban.
Tavaly októberben Budapesten tartották - 46 ország több mint félezer kutatója részvételével - az Immungenomikai és Immunomikai Világkongresszust. Alrendezvényén elsőként szerveztek nemzetközi konferenciát a genom eddig nem ismert részéről, ahol Falus András professzor Malcolm Simons ausztrál immunológussal és Pellionisz András Kaliforniában élő magyar kutatóval közösen rendezte meg a Nemzetközi Posztgenetikai Társaság (International PostGenetics Society) első konferenciáját.
A tanácskozás résztvevői egyetértettek abban: a genetikai kutatásokban fordulat következhet be azzal, hogy kiderült, a korábban helytelenül"junk DNS"-nek, azaz hulladék DNS-nek nevezett nagyobbik (98,7 %) része a genomnak meghatározó jelentőségű az eddig ismert gének, a fehérjéket kódoló gének (a genom 1,3 %-a) működésének irányításában. A géneken túli genetikai állomány kutatásának megkezdésével új korszak kezdődött az örökítőanyag megértésében.
A kongresszus sikere és a magyar immunológusok kiemelkedő munkájának elismertsége nagyban hozzájárult ahhoz, hogy dr. Falus András akadémikust - Paolo Casali és Ábel György javaslatára - az amerikai immunológiai társadalom egyik legelismertebb, exkluzív szakmai társasága, az évente csak egy új tagot befogadó Henry G. Kunkel Társaság 2006-ban tagjai közé választotta. A professzor a New York-i Rockefeller Egyetemen április 25-én előadásban számolt be a hízósejtek és a rák elleni immunválasz kapcsolatáról, valamint az általa vezetett intézetben az örökítőanyag nem kódoló részének kutatásában elért első eredményeiről, az un. mikro RNS-ek szerepéről a melanomában.
Mendeltől a HUGO-ig
Modern genetikáról bő egy évszázada beszélhetünk, ugyanis ekkortól használják a Mendel-féle öröklődési törvényeket újra felfedező tudósok a genetika kifejezést. A következő nagy korszak, a molekuláris genetika 1953-ban, James Watson és Francis Crick felfedezésével, az élet egyik legfontosabb molekulája, a géneket hordozó dezoxi-ribonukleinsav, rövid nevén DNS szerkezetének leírásával veszi kezdetét. A kettős, csavarodott nukleinsav fonal felfedezésével új korszak nyílt a biológiában, az orvostudományban, az evolúciós vizsgálatokban, a mezőgazdaságban (transzgénikus élőlények), de például a bűnüldözésben is (DNS-ujjlenyomatok).
Majd fél évszázad múlva, 2001-ben Bill Clinton amerikai elnök bejelentette: a HUGO (human genome) program keretében befejeződött az ember teljes genetikai állományának felmérése, azaz a genomot alkotó molekulák (nukleotidok) sorrendjének (szekvenciájának) leírása. A genomot vizsgáló módszerek rohamos fejlődésével és az informatika nagymértékű bevonásával ma már egy időben tudják vizsgálni akár az összes gén működését egy adott sejtben, meg tudják nézni a gének összes változatát, illetve kifejeződési mintázatát, továbbá összehasonlító elemzéseket is végezhetnek. Habár a lineáris bázissorrendek elolvasása óriási előrelépés, a teljes genomról szóló információink messze nem lehetnek teljesek, mivel a kutatások pusztán az örökítőanyagot kitevő molekulák 1,3 %-át, a fehérjéket kódoló szakaszokat tudták értelmezni.
Mára tehát teljesen egyértelmű, hogy a genom nem egyenlő a génekkel, továbbá az is, hogy a géntartomány túlnyomó többségét egészen máshogy kell olvasni, mint a fehérjekódoló géneket tartalmazó szakaszokat.
A folyamat, ahogy a genetikusok, biokémikusokkal, biofizikusokkal közösen felfedezik a genetikai kód általános jellemzőit és konkrét részleteit, éppoly izgalmas, mint egy ősi, kihalt nyelv rekonstrukciója néhány fennmaradt dokumentumból és cseréptáblácskából. Sőt, talán még izgalmasabb, hiszen a genetikai kód megfejtéséhez sok, egymástól alapvetően eltérő módszer együttes alkalmazására van szükség.
Óriási távlatok
Mint Falus professzor megjegyezte: nem csoda, hogy a lineárisan olvasható, fehérjekódoló géntartományt sikerült először megértenünk, hisz észjárásunknak ez a kódolás a természetesebb, mi is e szisztéma szerint írunk-olvasunk. Most azonban egy teljesen új világ tárult fel előttünk. Ilyen érzése lehetett a csillagászoknak, amikor kiderült, hogy a Tejútrendszer nem egyenlő a Világegyetemmel.
Az ismert gének csak a jéghegy csúcsát jelentik a genomban. A géneken túli tartományban a lineáris elemzések során rejtve maradt ismeretlen ismétlődő bázissorendek (pyknonok) bukkantaak elő, amelyek alapvető szerepet játszhatnak a gének kifejeződésének finom szabályozásában. Eddig mintegy 25 millió ilyen szakaszt azonosítottak. Kiderült az is, hogy az eddig rejtve maradt genomikai tartományból átíródó RNS molekuláknak (pl. mikro RNS-ek) a jól ismert messenger ("küldönc") RNS semlegesítésén keresztül éppoly fontos szerepük van a gének irányításában, mint az eddig ismert génszabályozást végző fehérjéknek, a transzkripciós faktoroknak. A mikro RNS-ek mintázatának meghatározása már ma is a tumordiagnosztika egyik legizgalmasabb új útjának tűnik.
Azok a mutációk, amelyeket az eddig tanulmányozott genom figyelmen kívül hagyott, túlnyomó részben a genom most felfedezett részén jönnek létre és kulcsfontosságú szerepet játszhatnak a betegségek kialakulásában.
Annak ellenére, hogy csak most döbbentek rá az eddig kevéssé feltérképezett géntartomány jelentőségére, máris több ismeretlen szabályozó elemet sikerült azonosítani, melyek eltérései betegségekhez vezetnek.
Átértékelt evolúció
A genom többségét adó szabályozó DNS-nek evolúciós szerepe is lehet. Érdekes, hogy míg a csimpánz és az ember génjei között csak 0,1 %-nyi a különbség, addig a géneket nem tartalmazó szakaszokban ez már negyvenszeres, azaz négy százalék. Nyilvánvaló, hogy e többletként jelenlévő 4 %-ban vannak azok a fontos információk, amelyek emberré tesznek bennünket, hiszen a gének által kódolt fehérjék gyakorlatilag megegyeznek. Ezt igazolja, hogy legújabban a magatartást befolyásoló szabályozó elemeket találtak ezen genom területeken. Elmondható, hogy minél magasabb szerveződési szinten áll egy élőlény, annál több benne a fehérjét nem kódoló DNS, azaz annál bonyolultabb a tervrajza.
Csaba Tamás
Semmelweis Egyetem
(2007.07.13. 08:55)
