Nr wniosku: 174060, nr raportu: 1084. Kierownik (z rap.): mgr
Transkrypt
Nr wniosku: 174060, nr raportu: 1084. Kierownik (z rap.): mgr
Nr wniosku: 174060, nr raportu: 1084. Kierownik (z rap.): mgr Andrzej Zieleziński Obecność białek GW, złożonych z licznie powtórzonych par zawierających reszty tryptofanu (W) i glicyny (G), jest niezbędna u wszystkich roślin i zwierząt podczas procesu interferencji RNA (RNAi). Stanowi on naturalny mechanizm regulacji ekspresji genów i obrony przeciwko wirusom, w którym małe cząsteczki RNA znajdujące się w kompleksie z białkami Argonaute (AGO) i białkami GW odgrywają rolę przewodników odnajdujących komplementarne do nich sekwencje genu, powodując jego wyciszenie. Ostatnio opublikowane dwie prace naukowe donoszą, że niektóre wirusy kodują białka, które funkcjonalnie podszywają się pod domeny GW gospodarza i dzięki temu potrafią przełamać jego naturalny system obronny i zainicjować infekcję. Tego typu kamuflaż molekularny stanowiący obronną strategię wirusów jest niewykrywalny przy użyciu dostępnego oprogramowania naukowego. Bioinformatyczne badania nad budową sekwencji domen GW pozwoliły rozwinąć w naszym Zakładzie Biologii Obliczeniowej pierwsze programy komputerowe przeznaczone do wykrywania domen GW w świecie wirusów. Przeskanowanie niemal 2 milionów wirusowych genów wyodrębniło listę niemal 500 białek, które mogą być wykorzystywane przez patogeny, podobnie jak mitologiczny koń trojański, do przełamania mechanizmów obronnych gospodarza. Jednym ze znalezionych wirusów jest wirus HIV-1, co odnalazło eksperymentalne potwierdzenie w najnowszych badaniach przeprowadzonych przez inną grupę naukowców. Aby ułatwić współpracę wśród wielu grup badawczych stworzyliśmy również publicznie dostępny przyjazny dla użytkownika portal internetowy, który oprócz bazy znanych domen GW zawiera liczne aplikacje sieciowe wspomagające badania nad budową i funkcjonowaniem tego typu domen. Jednym z serwisów jest interaktywna gra naukowa (Rys.1), w której Internauci niekoniecznie związani z nauką mogą projektować funkcjonalne domeny GW poprzez odpowiednie ułożenie cegiełek, które odpowiadają sekwencji aminokwasowej białka. Sekwencja białkowa przedstawiona jest w formie kolorowych bloków, które reprezentują poszczególne aminokwasy. Kolor i intensywność bloku odpowiadają wartościom macierzy PSSM dla danego aminokwasu. W ten sposób, preferowane w domenie aminokwasy przybierają barwy czerwone, a reszty o bardzo niskim prawdopodobieństwie wystąpienia oznaczone są kolorem niebieskim. Za pomocą kliknięć i przeciągnięć wybranych bloków użytkownik może w czasie rzeczywistym symulować dowolne mutacje w analizowanej sekwencji: insercje/delecje, substytucje i różnego rodzaju rearanżacje aminokwasów. Każda zmiana w sekwencji wprowadzona przez użytkownika spowoduje dynamiczne obliczenie nowej wartości score dla całej domeny oraz odpowiednią zmianę barw i/lub intensywności kolorów bloków. Celem gry jest takie ułożenie bloków aminokwasów, aby zwiększać natężenie czerwonego koloru w projektowanej domenie i tym samym maksymalizować wartość oceny punktacji domeny. Poznanie sekwencji wirusowych domen GW może pozwolić opracować podstawy terapii genowej przeznaczonej do wyłączenia ekspresji genów, które wirus wykorzystuje do infekcji. Ostatnio pojawia się coraz więcej przykładów pomyślnego zastosowania terapii genowej ukierunkowanej na leczenie wielu chorób wirusowych. Wykazano m.in., że siRNA skierowane przeciwko sekwencjom IRES (internal rybosome entry side) występujące w obrębie regionu 5’UTR wirusa zapalenia wątroby (HCV) skutecznie i długotrwale hamowały jego replikację. Innym obiecującym przykładem może być zastosowanie swoistych siRNA skierowanych przeciwko onkogenom E6 i E7 wirusa brodawczaka człowieka, które efektywnie zahamowało wzrost linii komórkowych nowotworów szyjki macicy. Rys. 1. Gra polegająca na projektowaniu domeny wiążących białka AGO. Gracz może wprowadzać różne mutacje genetyczne: transpozycje (przeciąganie cegiełek kursorem myszy), substytucje aminokwasów (kliknięciem myszy na wybrany aminokwas), insercje (dodawanie cegiełki) i delecje (usuwanie cegiełki). Celem gry jest ułożenie cegiełek aby wartość punktacji (score) była jak najwyższa.