A hasadó élesztő G1-fázisú méretkontrolljának vizsgálata matematikai modellezéssel
A méretkontroll a sejtciklusban ható ellenőrzési folyamat, melynek köszönhetően a sejtek átlagos mérete az egyes osztódások után, valamint az egész populációra nézve állandó marad. Az Ascomycota tagozatba sorolható Schizosaccharomyces pombe vagy más néven hasadó élesztő régóta fontos modellorganizmusként használatos egyedi osztódási tulajdonságai miatt. Szimmetrikus osztódásának köszönhetően nagyon jó szinkronizálási eljárásokra ad lehetőséget. A vad típusú hasadó élesztő sejtciklusát rövid G1- és hosszú G2-fázis jellemzi. A méretkontroll gyakorlatilag csak a mitózis előtt működik, a DNS-szintézis előtt nem. Azt is mondhatjuk, hogy a G1-fázisú méretkontroll rejtett a vad típusú sejtben, míg wee1 mutáns sejt esetében ez a releváns ellenőrző pont. A mechanizmusban meghatározó szereppel a ciklin-függő kinázok, röviden CDK fehérjék rendelkeznek, melyek különböző fehérjék foszforilezése útján a sejtciklus következő fázisába juttatják a sejtet. Közülük a két legfontosabb az SPF, ami az S-fázisba és az MPF, ami az M-fázisba való átlépést segíti elő.
Az ellenőrzési mechanizmus legfontosabbnak vélt és ismert molekuláris kölcsönhatásainak minden tagjára kinetikai egyenletet írunk fel, ami több részből áll: szintézis, lebomlás, aktiválás stb. Így egy sokparaméteres differenciálegyenlet rendszert kapunk, amit csak közelítő módszerekkel lehet megoldani. A méretkontroll működését leíró matematikai modellt a WinPP® nevezetű, differenciálegyenleteket numerikusan megoldó szoftverrel vizsgáltam.
Munkám célja az volt, hogy a matematikai modell segítségével a G1-fázisú méretkontrollt tovább vizsgáljam, illetve annak leírását tovább fejlesszem. A G1-fázis hosszát alapvetően két fehérje határozza meg. Egyikük az APC (Anaphase Promoting Complex) egyik alegysége, a Ste9, mely a korai G1-fázisban folyamatosan ubikvitinezéssel megjelöli az újonnan szintetizált Cdc13 fehérjéket degradációra, így alacsony (közel nulla) lesz egy ideig az MPF aktivitása. Továbbá a Rum1 sztöchiometrikus inhibitor, mely a CDK-ciklin dimerhez kapcsolódva gátolja annak működését. A G2-fázisban működő meghatározó fehérje a Wee1 kináz, mely a preMPF MPF-fé való átalakulás gátlásáért felelős. Irodalmi adatok (Martin and Berthelot-Grosjean, 2009) alapján a Wee1 enzim inaktiválódása a sejtmérettel fordítottan arányos. A G1-fázisban működő fehérjék inaktiválódásának mechanizmusára azonban nincsen kísérletes adat. Kutatásom legfőbb célja volt, hogy kiderítsem, feltételezhető-e, hogy a Rum1 fehérje inaktiválódása is fordítottan arányos a sejttömeggel?
Martin, S. G. and Berthelot-Grosjean, M. (2009). Polar gradients of the DYRK-family kinase Pom1 couple cell length with the cell cycle. Nature 459, 852-856.
szerző
-
Lovász Krisztina
biomérnöki
nappali
konzulens
-
Dr. Sveiczer Ákos
egy. docens, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
