Genomika porównawcza przy użyciu technik informatycznych

Programy komputerowe i bogate bazy danych pozwalają naukowcom wnioskować, jakie białka koduje dany gen i jaka jest struktura i funkcja tych białek. Przykłady zastosowania bioinformatyki dla potrzeb genomiki porównawczej zaprezentowali naukowcy we wtorek na trwającym w Warszawie 29. Kongresie FEBS http://www.febs2004.pl (Federacji Europejskich Towarzystw Biochemicznych).

Poznanie sekwencji DNA nie oznacza jeszcze zrozumienia struktury organizmu. Trzeba dowiedzieć się, które geny mają jakie funkcje. Obecnie służą do tego programy komputerowe, które porównują badane geny do znanych wcześniej.

\"Bioinformatyka jest dziedziną nauki, która próbuje wykorzystać tę wiedzę, którą mamy głównie z sekwencjonowania DNA do tego, żeby zrozumieć organizację organizmów na poziomie molekularnym\" - wyjaśnia prof. Piotr Zielenkiewicz z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN.

Stosunkowo łatwo jest sekwencjonować DNA, natomiast określenie funkcji i struktury białek wymaga bardzo żmudnych metod eksperymentalnych.

\"Bioinformatyka służy temu, żeby ta praca eksperymentalna była lepiej ukierunkowana. Mamy bardzo wiele danych o genomach na poziomie sekwencji DNA i potrzebujemy metod teoretycznych do tego, żeby z tej masy informacji wyciągnąć te, które są istotne\" - mówi Zielenkiewicz.

Istotna jest przede wszystkim informacja, jakie białka są kodowane przez poszczególne geny i jakie funkcje mają te białka. Informację tę uzyskuje się dzisiaj dzięki rozmaitym metodom komputerowej obróbki danych, m.in. przez porównywanie genomów.

Znając funkcję genu w genomie jednego organizmu, można wnioskować, że sekwencyjnie podobny gen w innym organizmie będzie miał podobną funkcję. W ten sposób można porównywać nawet DNA ludzi i bakterii.

Bardzo dużą wiedzę na temat funkcji poszczególnych genów zgromadzili naukowcy badając genom drożdży piekarskich.

\"Po zsekwencjonowaniu tego organizmu ludzie zrobili specjalny, eksperymentalny projekt. Polegał on na tym, że po kolei te geny wyłączano i patrzono, co się w danej komórce zmienia. W jaki sposób organizm reaguje na brak tego genu. Oczywiście po wyłączeniu niektórych genów te komórki w ogóle nie chciały żyć. W ten sposób poznaliśmy zestaw genów absolutnie niezbędnych\" - tłumaczy Zielenkiewicz.

Informacje do komputerowych porównań DNA można czerpać również ze starszych publikacji, nie tylko z tych, w których znajdują się opracowania całych genomów. Wcześniej naukowcy również zajmowali się funkcjami poszczególnych genów.

Informacje o materiale genetycznym gromadzą trzy banki danych. Jeden z nich znajduje się w jednym z japońskich instytutów badawczych, drugi w Stanach Zjednoczonych - w National Center for Biotechnology Information, a trzeci prowadzi European Bioinformatics Institute w Wielkiej Brytanii. Banki wymieniają informacje między sobą.

Dzięki osiągnięciom genomiki porównawczej udało się ostatnio naukowcom z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN odkryć, że genom zarodźca malarii zawiera gen, będący tzw. immunomodulatorem.

\"Taki gen wpływa na odpowiedź organizmu na zakażenie. Koduje hormon hamujący działanie układu odpornościowego żywiciela. Białko, które w ten sposób zidentyfikowaliśmy może w przyszłości pomóc zwalczyć malarię\" - mówi prof. Zielenkiewicz.

* Nauka w Polsce - Urszula Jabłońska *

30 czerwca 2004