Lendület Számítógépes Rendszerbiológiai Csoport

Kutatás

Csoportunk a molekuláris hálózatok és genomok evolúcióját vizsgálja számítógépes és nagyléptékű kísérletes módszerek ötvözésével.

Kutatásaink elsősorban az alábbi három témára összpontosítanak:

1) Az anyagcsere evolúciója

Az anyagcsere az élet egyik legalapvetőbb jelensége, amely építőköveket és energiát szolgáltat a különféle sejtfolyamatok számára. Habár az anyagcsere alapfeladata az egész élővilágban erősen konzervált, a fajok között mégis jelentős különbségek mutatkoznak az anyagcsereutak összetételében és működésük részleteiben. Csoportunk az anyagcsereevolúció két alapvető kérdéskörét vizsgálja: (i) Hogyan jönnek létre új anyagcsereutak? Az uralkodó nézet szerint új enzimreakciók a meglévő enzimek mellékreakcióiból alakulnak ki. Csoportunk a teljes anyagcserehálózat szintjén vizsgálja, hogy a mellékreakciók hogyan képesek hozzájárulni új tápanyagmolekulák lebontásához és iparilag fontos vegyületek termeléséhez. (ii) Milyen általános elvek mentén változnak a metabolitok koncentrációi az evolúció során? Célunk, hogy különböző fajok metabolomját összehasonlítva megértsük, hogy mely metabolitok változásai befolyásolják leginkább az egészséges anyagcsereműködést.

2) Az antimikrobiális rezisztenciagének terjedése

A különböző baktériumfajok számottevő mértékben csereberélik egymás között génjeiket (ún. horizontális génátvitel) és ennek a jelenségnek fontos szerepe van az antibiotikumrezisztencia terjedésében. Azonban a génátvitel klinikai jelentősége ellenére még kevéssé értjük, hogy (i) a fertőző kórokozók és a belünkben élő ártalmatlan, de rezisztens baktériumok közötti géncserék általános törvényszerűségeit, és (ii) a különböző antimikrobiális szerekkel szembeni rezisztenciagének hogyan térnek el a génátvitel szempontjából. Csoportunk ezeket a kérdéseket vizsgálja az emberi bélben élő és a kórokozó baktériumok genomjait elemzve.

3) Kompenzáló evolúció és a káros mutációk konstruktív szerepe

A hagyományos nézet szerint az élőlények tulajdonságai a környezethez történő alkalmazkodás révén változnak az evolúció során, melynek genetikai alapját adaptív, az adott környezetben előnyös mutációk jelentik. Néhány újabb megfigyelés azonban arra utal, hogy bizonyos tulajdonságok evolúcióját nem csak adaptív, hanem neutrális vagy akár káros mutációk is befolyásolhatják. Csoportunk célja, hogy a laboratóriumban tanulmányozzuk a kompenzáló evolúció működését és a sejtre gyakorolt hatását. A laboratóriumban génkiütéssel létrehozott káros mutáció a fitnesz csökkenéséhez vezet, amit egy további mutáció kompenzálni képes, ezzel visszaállítva a fitneszt. A kompenzáló evolúció eredményeként nemcsak a fitnesz, hanem a sejtek más egyéb tulajdonságai  is megváltozhatnak. Csoportunk két fő tulajdonságot tanulmányoz: (i) az anyagcsere működésének módosulását E.coli baktériumban illetve (ii) a sejtmorfológia változását pékélesztőben.