Dijalog kultura 31.03.2013.

Tema: MOLEKULARNA BIOLOGIJA – Treća emisija: DNK, replikacija, regulacija odnosno kontrola aktivnosti gena, Sangerov metod sekvenciranja, amplifikacija i njena primena, proteomika, model in silico

Zašto DNK nije od samog otkrića odmah shvaćena kao genetski materijal? Kako su naučnici veoma rano zaključili da je genetski materijal supstanca koja ima sposobnost autokatalize, tj. sopstvene replikacije – kako su tekla njihova promišljanja o mogućim modelima replikacije, i koji eksperimenti su ih doveli do zaključka da je upravo semikonzervativan važeći? Šta je regulacija odnosno kontrola aktivnosti gena i kako se ona ostvaruje? Na kom principu se bazira Sangerovog metod sekvenciranja DNK i zbog čega je ova metoda toliko značajna da je Frederik Sanger za nju dobio Nobelovu nagradu 1980.? Šta je amplifikacija i gde se primenjuje?

Osim ovih pitanja, iz ove treće emisije serijala o molekularnoj biologiji, u najavi izdvajamo pogled na pravce razvoja molekularne biologije našeg sagovornika Aleksandra Vujina, doktoranta u laboratoriji dr Monik Zetka na Departanu biologije Univerziteta Mek Gil u Montralnu. On kaže: „Budućnost molekularne biologije sigurno je u multidisciplinarnosti i u integraciji posebno sa kompjuterskm tehnologijama i informatikom. Pričali smo o otkrićima koji su presludno uticali na razvoj molekularne biologije i videli smo da se u 20. veku svako otkiće odnosilo na jedan specifičan teorijski problem i da je taj problem rešila ili jedna osoba ili mali tim ili grupa ljudi. Iako ovakav pristup molekularnoj biologiji sigurno neće nestati u 21. veku, štaviše moja laboratorija se prevashodno bavi baš takvim pristupom, molekularna biologija se sve više kreće ili, može se reći, evoluira u disciplinu koja se zove sistemska biologija. Sistemska biologija je multidisciplinarni pistup molekularnoj biologiji gde se akcenat daje na sintezu znanja nasuprot analizi i redukcionizmu. Od pre deset ili petnaest godina imamo informacije o celokupnom genomu, sada imamo načine da utvrdimo za svako tkivo celokupni transkriptom. Šta transkriptom znači? Po analogiji sa terminom genom, transkriptom znači sekvenca svih aktivnih transkripta, svih aktivnih informacionih RNK u određenom tkivu ili ćeliji. I dok su genomi u svim našim ćelijama jednaki, transkriptomi se razlikuju od tkiva do tkiva i možemo analizirati sve transkripte u isto vreme. Korak dalje je proteomika. Dakle, modernim tehnikama možemo analizirati prisustvo svih proteina u određenom tkivu, u bolesnom ili u zdravom tkivu. Dakle u periodu smo kada smo jasno preplavljeni informacijama i jasno je da ovde izučavamo sisteme koji su nezamislivo kompleksniji od bilo kakvog sistema koji su ljudi napravili inženjerstvom. Molekularni biolozi izučavaju sisteme koji su do savršenstva evoluirali već četiri milijarde godina i sva naša dosadašnja saznanja veoma su fokusirana i po širini ograničana. Sledeći korak je da se sistem razume da se integišu sva ova posebna saznanja i da se sistem razume kao celina: interakcija proteina jednih sa drugima i da se ćelije opišu fizičkim karakteristikama. Evo, prošle godine izašlo je jedno epohalno delo gde je na osnovu svih do sada prikupljenih informacija o ćeliji jedne jednostavne bakterije mikoplaze genitalium prvi put napravljen kompjuterski model in silico, što na latinskom znači u silikonu, u silikatima od kojih su kompjuteri napravjeni, dakle, nazvan in silico, po analogiji sa in vitro, napravljen je kompjuterski program, kompjuterski model koji, bazirano na početnim parametrima koje znamo eksperimentalnim putem, može da programira deobu te jednostavne ćelije. Znači, mi samo u vremenu nula ubacimo sve parametre koje znamo iz empirijskih i eksperimentalnih metoda u program koji je baziran na odeđenim funkcijama koje su isto bazirane na empiriskim opsevacijama. Ti parametri prolaze kroz funkcije, znači evoluiraju po zakonu tih funkcija kroz vreme, i, kada se pogleda krajnji rezultat modela, vidi se da se ćelijska deoba može uspešno izvršiti u kompjuteru, što je, po meni, otkriće koje je naznaka onoga što dolazi. Ovo je veoma jednostavna ćelija, ona ima samo 500.000 baznih parova, celkupni genom je dugačak samo 500.000 baznih parova, što zvuči mnogo, ali ljudski genom je dugačak tri milijarde baznih parova, znači šest i po hiljada puta više. Dakle, sledeći korak je neka komplikovanija bakterija, pa posle toga ćelija sa jedrom, neka eukariotska ćelija, i to nije samo zanimljiv kompjuterski program jer već imamo informacije, nego bazirano na informacijama koje imamo, on nam nudi nove informacije kako se te komponente interaguju kroz vreme, što je nekada nedostupno našim empirijskim i eksperimetnalnim metodama. Ne postoji metod koji će Vam dozvoliti da u isto vreme pratite kroz vreme sve molekule svih vrsta jedne ćelije. Ali zbog aplikacije ovih kompjutersih tehnologija i informatike dobili smo tako nešto.“

Urednica i autorka: Drenka Dobrosavljević

Muzički urednik: Predrag Jovanović

Ton-majstorka: Marica Jung