A Lendület program

Derényi Imre Lendület-ösztöndíjas kutató

Derényi Imre mta.hu

Kutatási téma

Molekuláris motorfehérjék működése

Derényi Imre egy új, nemzetközileg is meghatározó tudományággal, a biológiai fizikával foglalkozik az Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézetében. A molekuláris motorfehérjék felelősek a biológiai mozgások jelentős részéért, a sejteken belüli molekuláris szintű szállítási folyamatoktól kezdve, a sejtosztódáson keresztül, egészen az izmok összehúzódásáig. Minél pontosabb megismerésük nemcsak orvosbiológiai, hanem technológiai jelentősége is van. Derényi Imre kutatásainak középpontjában az egyik legismertebb kétfejű motorfehérje, a kinezin áll. A kutató és munkatársai egy olyan kinetikai modellt alkottak, amely hitelesen mutatja meg e fehérje kísérletekben tapasztalt összetett viselkedését. A fizikus vizsgálatainak másik fontos területe a lipid membránok szerkezete és dinamikája. Az élő sejteket változó, gyakran bonyolult topológiájú és számos kölcsönhatásban résztvevő lipid membránok határolják. A lipid membránok valamint a motorfehérjék megismerése a szervezet normális működésére derít fényt, ami létfontosságú új gyógyszercélpontok felfedezéséhez.

─ Most először van lehetőségem arra, hogy hosszabb távon is együtt dolgozó kutatók stabil csoportját alakítsam ki ─ emelte ki Derényi Imre, hozzátéve, hogy csapatában külföldről hazatérő szakember is lesz.

Befogadó intézet

Eötvös Lorand Tudományegyetem

A kutatócsoport működési időszaka

2011–2016.

A kutatócsoport honlapja

http://angel.elte.hu/~derenyi/

Elérhetőség

E-mail: derenyi@elte.hu

Bemutatkozó videó

Interjú a kutatóval

Az interjú 2011. szeptember 20-án jelent meg az mta.hu-n.

Az élő sejt működésének szempontjából alapvető fontosságú motorfehérjék viselkedését igyekszik megérteni Derényi Imre, a 2011-es Lendület program egyik nyertese. Az ELTE TTK Fizikai Intézet Biológiai Fizikai Tanszékének docense a kinezin nevű motorfehérje vizsgálatán túl a fehérjék súrlódásának, a lipidmembránok funkcióinak és a sejtek evolúciós alkalmazkodásának kutatását is célul tűzte ki.

Derényi Imre és kutatócsoportja a nanoskálájú biológiai jelenségek fizikai hátterét kívánja feltárni. „Nagyon ügyelünk rá, hogy alapvetően elméleti jellegű kutatásaink szorosan kapcsolódjanak meglévő vagy jelenleg is folyó kísérleti munkákhoz." Az MTA doktora alapvetően négy különböző kutatási irányt határozott meg munkája során. Fő célkitűzése a kinezin nevű motorfehérje működésének megértése. A motorfehérjék sejtjeinkben mozgást végző molekulák, a miozin teszi például lehetővé izmaink működését. A motorfehérjék egy más típusához tartozó kinezin ún. szállítófehérje, amely a sejtjeinkben lévő egyéb molekulák transzportjáért felelős. „A kinezinek vesznek részt például az élő szervezet egyik létfontosságú folyamatában, a kromoszómák szétválasztásában. Ha a kinezinek nem működnének, akkor sejtjeink életképtelenek lennének" - mondta az ELTE kutatója. Munkatársaival elméleti eszközökkel igyekeznek modellezni a fehérje működését. „Ha sikerül a kísérleti eredményeket elméleti modellekkel is megtámogatni, akkor ez azt jelenti, hogy felfedeztük a fehérje működésének elvét - hangsúlyozta. - Szervezetünk, sejtjeink megismerésében elengedhetetlen, hogy megértsük az élettani feladatok nagy részét ellátó fehérjék funkcióit."

Derényi Imre a fehérjék belső súrlódásának részleteit is igyekszik feltárni. Élettani feladataik ellátásához a fehérjék konformációkon, azaz szerkezeti változásokon esnek át. Azonban a fehérjék súrlódnak az őket körülvevő vizes közegben. A súrlódás nem csupán a sejtfolyadékban, hanem magán a fehérjemolekulán belül is fellép. A molekula működése során egyes részei átrendeződnek, az atomjai közötti viszony megváltozik. „Vizsgálataink során megpróbáljuk megkülönböztetni, hogy a teljes súrlódásnak mely része ered magából a fehérje belső szerkezetéből, és mely része köthető az őt körülvevő folyékony közeghez."

A fizikus vizsgálódásai kiterjednek a lipidmembránok szerkezetének és dinamikájának megismerésére is. Az élő sejteket változó, gyakran bonyolult topológiájú és számos kölcsönhatásban részt vevő lipidmembránok határolják. A sejtmembránok működését jól le lehet írni az ún. elasztikus elméletek és statisztikus fizikai elméletek kombinációjával. Ebben az elméleti keretben a membránok olyan rugalmas kétdimenziós hártyának tekinthetőek, amelyekben az atomok és molekulák folyamatosan ütköznek. A kutató vizsgálatainak középpontjában a liposzóma nevű sejtszervecskék sejtmembránon való megtapadása áll. Derényi Imre szerint ezeknek a kutatásoknak komoly gyakorlati hasznuk lehet, hiszen a gyógyszerkutatásban mára elterjedt a mesterséges membránok alkalmazása.

Az MTA kiválósági programjának nyertes kutatója evolúcióelméleti kutatásokat is végez a program keretein belül. „Az élő rendszerek mind a külső környezeti, mind a belső genetikai károsító hatásokkal szemben meglepően ellenállóak" - mondta. Az olyan környezeti változás, mint például a légkör hőmérsékletének kismértékű emelkedése, nem változtatja meg alapvetően egy élő szervezet működését, mint ahogyan a genetikai kódban keletkező hibákkal szemben is sokszor rendkívül ellenálló. „Azt vettük észre, hogy az élő rendszer genetikai, illetve környezeti károsító hatásokkal szembeni ellenálló képessége nem független egymástól. Most arra törekszünk, hogy ennek a kétféle ellenálló képességnek a kapcsolatát kvantitatív módon is le tudjuk írni."