Informatikai Tanszékcsoport>>> Kutatás>>> Szemináriumok>>>

In English

Szeminárium 2005. október 25.

Oláh Zoltán (SzBK): Megválaszolatlan problémák a kemo-, és bioinformatika területén

  Az emberi genom dekodolasa robbanásszeru adatmennyiséget produkalt a biológia területén és új farmakológiai célmolekulák kerültek a gyógyszeripar érdeklodési körébe. Szükség lenne a korábban létrehozott kémiai diverzitásnak az új célmolekulákhoz való hatékony illesztése, de ez jelenleg nem megoldott. A sejt hálószeru szervezodése miatt egyenlore azonban az új gyógyszertargetek közötti rangsorolás is nehézségekbe ütközik, és a jelenleg legfejlettebbnek tekintheo kemo-, és biológiai-adatbazisok is csak vertikumában vizsgálják a genomika adta célfehérjéket/enzimeket. A lehetséges gyógyszerhatóanyagok célmolekulákra történo bevizsgálása még nagykapacitású bioeszzékkel is idoigényes, és a protokolok változatossága miatt a kapott adatok összevetése az irodalmi adatokkal, egységes adatbázisba való rendzése és anaízise megoldatlan. A leggyorsabb adatgyüjtési technológiák is csak legfeljebb néhány paraméterre kiterjedve (Ki, EC5O, IC5O) vizsgálják a célmolekulákra irányitott farmakofórokra vonatkozó irodalmi adatokat és azokat kellene összhangba hozni az adott laboratóriumokban képzodo új eredményekkel. Hosszabbtávon szükség volna olyan adatfeldolgozási modszerek fejlesztésére is, ami figyelembe veszi a lehetseges gyógyszercélmolekulák között, éloállapotban fennáló tényleges topologiai viszonyokat és azokat definiálni sejttípusonként (kb. 35O féle ismert).

  A kémia nyelvezete már régen megalkotta a vegyületek két vagy háromdimenziós topológiai megjelenitésének szabályait, ennek ellenére a biológia teruletén csak ad hock konvenciók léteznek az anyag, egergia, és informácóáramlás leirására, és egységes szabályok nélkül ez sok félreértésre ad lehetoséget. Mitöbb, lehetetlenné teszi a quantitativ, predikciós számításokokat, a mérési eredményekhez illesztheto modellek megalkotást, és azok egységes in silico kezelését és igazolását. A vertikális adatfeldolgozás mellett vagy a meglévok újrahsznositásával, elkezdodhetne a horizontális adatbázisok terjedése a gyógyászatban felvetodo problémák innovativ megoldására, valamint a molekuláris diagnosztika és gyógyítás mesterséges inteligenciával való segítése a betegek jobb, naprakész kiszolgálását is szolgálná. A rendszerbiológia eloretörése forradalmasíhatná az eddig individualisan megalkotott adatbázisokban tárolt információ kihasználását, az újtipusú összekapcsolások növelhetik ezek hasznát. Új szoftverekre és jól keresheto adatbázisokra lenne szükség, ami segítséget nyújthatnak mind a biológiai alapkutatásokban, mind a gyógyszerfejlesztés területén dolgozóknak és megnyithatnak új fejlesztési területeket is, ami az objektum háló sajátosságaihoz is igazodik.

  Jelenleg a kísérletes munka praktikus okok miatt redukcionista, a biológiai hálózatok a kutató által önkényesen korlátozott szegmentjének vizsgálatára szoritkozik, igy a publikációk zöme csak néhány makromlekula közötti kapcsolat felfedésére korlátozódik és fragmentált információt erdeményez.

  Mivel a bonyolultabb biohálók muködésének jobb megértése komolyabb bioinformatikai alapkutatást kívánna meg, és ehhez a célorientált számitástechnikai eszközök jelenleg nincsenek megalkotva csak pályázati támogatással indulhat be e téren változás. Olyan topológiai, gráfnyelvtani processzorokra lenne szükség, ami képes lenne akár nagykomplexitású anyag, egergia, és sejtszabályozási térképek megszerkesztésére, azok viselkedésének vizsgálatára,a kapott eredmények tárolására módositására és újrafelhasználására. A rendelkezésreálló adatokból megalkotott, tárolt és topológiailag rendezett adatbázistól elvárnánk, hogy azok nyitottak legyenek, így a folyamatosan képzodo adatok betölthetok legyenek az adatbázisba és az a naprakész állapototba hozható legyen a felhasználó számára.

  A redszerbiológiai szempontok alapján létrehozott újtípusú, horizontális szervezodésu adatbázisoktól elvárjuk, hogy a tudományos eredményeket tömöritve, elektrónikus eszközokkel egyszerubben kezelheto formában bocsássa az akadémiai felhasználó és a gyógyszergyári kutató számára. Egy ilyen szervezettségu adatbázis lehetové tenné a már létezo elektrónikus-adatbázisba rendezett kémiai és biolgiai diverzitás jobb in silico kihasználását és gyógyszerjelöltek a sejtekre kifejtett komplex hatásainak quantitative becslését, felhasználva a fejlett számitástechnika adta molekuláris modellalkotó eszközöket.

  A pályázatunk célja horizontális adatbázisok megvalósíthatóságának demonstációja protein kinázok (PK) és azok szubsztrátjainak esetére. A PK-okra jelenlegi tudásunkkal úgy tekintünk, mint a sejtmuködés informatikai szabályzóira, igy felelosek anyag, egergia, és informácóáramlási folyamatok ki-be kapcsolásáért, amit a szubsztrátfehérjék/enzimek fizikai módositásával, foszforilációjával érnek el. A PK-ok és azok szubsztrátjainak jelentosége meghatározó a sejtmuködés szempontjából ennek ellenére az emberi "kinom" és hozzájuk dinamikusan kapcsolódó protein szubsztrátok pontos topológiája nincs megalkotva. Csak részinformációk állnak rendelkezésre az irodalomból, azok is a számitástechnika számára jobbára feldolgozatlan formában, igy a tudományágban jártas, kutató számára is nehezen felbecsülheteto a megjeleno közleményekben rejlo kiaknázatlanul maradó kinom információ. A kinom és szubsztrátjainak topológiai rendezésébol jelentos hozzáadott érték születhet, és olyan összefüggések kerülhetnek felszínre, ami a gyógyszergyártásban közvetlen hasznot is hozhat, de az új topológiai szemléletu adatbázis felhasználható lehet az akadémiai kutatás és a fejlett molekuláris diagnosztika területén is, és a gyógyításban, mint quatitative döntés elokészito IT eszköz. Az eloadasra minden erdeklodot szeretettel varunk.

 A munkafázisok:

 1. Biológiai hálók topológiai rendezését, grafikus megjelenítését, szerkesztését, tárolását, összehasonlitását támogató szoftver megalkotása

 2. a topológiailag rendezett kinom és proteinszubsztrát adatbázis (HKA) megtervezése sejttípus szerint ibontásban.

 3. a HKA feltöltése a kinázokkal és szubsztrátokra vonatkozó információkkal

 A tervezett előadásokra minden érdeklődőt szeretettel várnak a szeminárium előadói és szervezői.