Opracowanie nowych baz danych opisujących metabolizm kwasów

Kaja Milanowska
Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu /
Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii
Stypendystka projektu pt. „Wsparcie stypendialne dla doktorantów
na kierunkach uznanych za strategiczne z punktu widzenia rozwoju
Wielkopolski”, Poddziałanie 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał
Ludzki
Kaja Milanowska
(fot. Anna Czerwoniec)
Opracowanie nowych baz danych
opisujących metabolizm kwasów nukleinowych
Głównym celem projektu było stworzenie nowych biologicznych baz danych,
zbierających,
porządkujących
i
opisujących dane
dotyczące
metabolizmu
kwasów
nukleinowych. W ramach projektu powstały dwie bazy danych. Pierwsza to baza danych
poświęcona szlakom naprawy DNA (REPAIRtoire, opublikowana w Nucleic Acid Research i
dostępna pod adresem: http://repairtoire.genesilico.pl), druga to baza danych szlaków
metabolicznych RNA (RNApathwaysDB, opublikowana w Nucleic Acid Research i dostępna
pod adresem: www.genesilico.pl/rnapathwaysdb).
Tworzone bazy danych znajdą szereg zastosowań w różnych dziedzinach nauk począwszy od biologii, przez biologię molekularną, biotechnologię, bioinformatykę po
biologię systemów, medycynę i farmakologię. Dane zawarte w bazach danych są
opracowane ręcznie, usystematyzowane i pokazane w sposób jasny, przejrzysty i czytelny
dla użytkownika. Korzystać z nich mogą nie tylko naukowcy, ale także farmaceuci czy
lekarze – co daje możliwość szybszego rozwoju w Wielkopolsce nie tylko środowiska
naukowego, ale także medycznego. W Poznaniu samym zagadnieniem naprawy DNA
zajmuje się Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego, natomiast w szeroko
pojętych analizach DNA specjalizuje się działająca w Poznaniu firma – Centrum Badań DNA.
Jednostki te mogą znaleźć w powstałym źródle niezbędne dla nich informacje.
Bardzo
ważnym elementem powyższej pracy jest opracowanie dotyczące chorób genetycznych
związanych z błędami pojawiającymi się podczas naprawy DNA. Choroby te zostały
opracowane dla człowieka. Dane dotyczące chorób udostępnione są wraz z literaturą oraz
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
powiązane zostały z odpowiednimi białkami oraz słowami kluczowymi wiążącymi je z
uszkodzeniami w cząsteczkach kwasu deoksyrybonukleinowego czy konkretnymi ścieżkami
naprawy DNA. Udostępnienie danych w sposób przejrzysty i usystematyzowany w sieci
Internet umożliwia korzystanie z nich zarówno wielkopolskiemu gronu naukowemu, jak i
naukowcom w Polsce i na świecie. Podczas rozwoju baz danych stworzony został również
program do wizualizacji poszczególnych etapów ścieżek metabolicznych. Może on posłużyć
do tworzenia rysunków ścieżek do publikacji, prezentacji czy prac naukowych.
Baza danych szlaków dojrzewania i degradacji RNA również może być wykorzystana
przez poznańskie środowisko naukowe. W Poznaniu działa wiele laboratoriów zajmujących
się badaniami RNA, w tym badaniami funkcji czy metabolizmu – na przykład Zakład
Ekspresji Genów Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu prowadzący badania nad
rolą mikroRNA oraz Instytut Chemii Bioorganicznej PAN. Badanie funkcji RNA oraz enzymów
biorących udział w metabolizmie RNA jest obecnie bardzo „gorącym” tematem, tj. jednym z
najintensywniej badanych obszarów biologii molekularnej. RNA pełni wiele kluczowych dla
organizmu funkcji, m.in. przekazywanie informacji genetycznej pomiędzy DNA i białkiem.
RNA ma także właściwości katalityczne czy regulatorowe. Badania nad zjawiskami takimi jak
interferencja
RNA,
działanie
rybozymów
i
ryboprzełączników
stwarzają
ogromne
perspektywy dla współczesnej medycyny. Dają potencjalną możliwość opracowania leków
wyciszających geny produkujące niekorzystne białka, czy też ograniczających ekspresję
genów wirusów takich jak HIV, HBV, HCV, czy polio. W każdym z tych przypadków
spełnianie ww. funkcji jest możliwe dzięki odpowiednio przygotowanym (poprzez obróbkę
enzymatyczną) cząsteczkom RNA. Koniecznie trzeba podkreślić, że w porównaniu z DNA i
białkami cząsteczki RNA podlegają bardzo szybkiemu „recyklingowi” i ich poziom w komórce
(warunkujący odpowiednią funkcję) ulega często dużym zmianom; poziom ten regulowany
jest przez enzymy biorące udział w syntezie, dojrzewaniu i degradacji. Dlatego też dokładne
zrozumienie
ścieżek
metabolicznych
poszczególnych
cząsteczek
RNA,
a
także
mechanizmów działania enzymów biorących udział w dojrzewaniu, degradacji czy
modyfikacji RNA jest kluczowe dla wszelkich analiz funkcji RNA. Dlatego też z bazy
RNApathwaysDB, poza poznańskimi naukowcami, korzystać będą mogły podmioty
biznesowe, takie jak np. firmy farmaceutyczne i biotechnologiczne (np. PozLab spółka z
o.o.),
zrzeszone
w
Stowarzyszeniu
BioRegion
Wielkopolska
(http://www.bioregionwielkopolska.pl/).
Tematyczne bazy danych poza tym, że systematyzują wiedzę, która obecnie
rozproszona jest w wielu miejscach (począwszy od ogólnych baz danych po dane
literaturowe), umożliwiają dotarcie do niezbędnych informacji w sposób szybki, oszczędzając
pracy i pozwalając na skupienie się na samej analizie, a nie zbieraniu do niej danych.
Zebrane informacje dostępne są w sieci Internet, co pozwala naukowcom zajmującym się
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego
danym zagadnieniem na szybkie dotarcie do wiedzy. Bazy takie mogą posłużyć: konsorcjum
NanoBioGeo (www.nanobiogeo.pl/), które zajmuje się m.in. biotechnologią komórkową,
genomiką i proteomiką, a także mechanizmami powstawania przerzutów nowotworowych.
Projekt wpisuje się także w profile BioinfoBanku czy Międzyuczelnianego Centrum
NanoBioMedycznego, które są instytucjami promującymi innowacyjne badania biologiczne.
Ponadto stworzone bazy danych posłużą jako elementy składowe rozwijanego
większego systemu bazodanowego opisującego cały metabolizm kwasów nukleinowych.
System taki pozwoli na szersze spojrzenie na biologię systemów kwasów nukleinowych,
dogłębną
analizę
poszczególnych
szlaków,
systematyzację
wiedzy,
udostępnienie
istniejących danych w sposób jasny, przejrzysty i czytelny szerokiemu gronu naukowemu, a
także pozwoli w przyszłości na symulacje ścieżek i odkrycie nowych, nieznanych do tej pory
elementów. Będzie to także stanowić punkt wyjścia do zaplanowania nowych badań
eksperymentalnych.
Praca doktorska współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach
Europejskiego Funduszu Społecznego