A Lendület program

Kovács Mihály Lendület-ösztöndíjas kutató

Kovács Mihály mta.hu

Kutatási téma

Motorenzimek vizsgálata

Kovács Mihály tudományos érdeklődésének középpontjában a DNS-szerkezetátalakító működésében és a genom karbantartásában szerepet játszó motorenzimek állnak. A kutató 2002-től 2005-ig az Egyesült Államokban dolgozott. Hazatérése után az ELTE Biokémiai Tanszékén alapított kutatócsoportot. A Lendület program keretében Kovács Mihály és társai arra törekszenek, hogy feltárják az összefüggést az egyes enzimek haladási sebessége, erőkifejtése, energetikai hatékonysága illetve a makroszkópikusan megfigyelhető genetikai és evolúciós folyamatok, sajátosságok között. A motorenzimek kutatása egyes betegségek kialakulási mechanizmusainak megértéséhez, illetve különleges gátlószerek tervezéséhez vezethet el. Egy másik alkalmazás, hogy e motor-mechanizmusok ismeretében olyan nanomotorok állíthatók elő, amelyek csipek, nanokapcsolók gyártására és más nanocélokra hasznosíthatók.

─ Régi álmom, két fő kutatási témám összekapcsolása valósulhat meg a Lendület segítségével ─ fogalmazott az eredményhirdetésen Kovács Mihály. A kutató kiemelte, hisz abban, hogy a magyar tudományos élet jövőjéhez járulnak hozzá a programban részt vevők, akik a külföldön elsajátított módszereket és szemléletmódot itthon folytatott munkájukban is kamatoztatják.

Befogadó intézet

ELTE Biokémiai Tanszék

A kutatócsoport működési időszaka

2011-2016

A kutatócsoport tagjai

Gyimesi Máté, Takács Balázs, Nagy Nikolett, Sarankó Hajnalka, Sarlós Kata, Harami Gábor

A kutatócsoport honlapja

http://www.mk-lab.org/

Elérhetőség

E-mail: kovacsm@elte.hu

Bemutatkozó videó

Interjú a kutatóval

Az interjú 2011. július 5-én jelent meg az mta.hu-n.

A rákos folyamatok kialakulásának jobb megértését is segítik azok a kutatások, amelyeket Kovács Mihály biológus és kutatócsoportja végez az ELTE Biokémiai Tanszékén. Az MTA Lendület programjának egyik idei nyertese az ún. motorenzimek működését vizsgálja, hogy megértse azokat a folyamatokat, amelyek révén sejtjeink hatékonyan ki tudják javítani a kóros sejtburjánzást okozó DNS-károsodásokat.

"Kutatócsoportunk különlegessége, hogy összekötjük a motorenzimek biokémiai, biofizikai szemléletű vizsgálatát a DNS-hibákat kijavító folyamatok iránti érdeklődésünkkel" – foglalta össze kutatásaik lényegét az ELTE tudományos főmunkatársa. Az enzimek az élő szervezetben lejátszódó kémiai reakciókat specifikusan katalizáló, azaz felgyorsító makromolekulák. A motorenzimek képesek a kémiai energiát közvetlenül mechanikai munkává alakítani, elmozdulást és irányított szerkezetátalakítást létrehozni. A kutatók sokáig egyetlen motorfehérje-rendszert ismertek, az izomrostokban egymás mellett elcsúszó fehérjeszálakét, az ún. aktomiozin-rendszert. "Azonban már több évtizede tudjuk, hogy az ilyen általános mozgatórendszerek minden eukarióta (valódi sejtmaggal rendelkező) sejtben megtalálhatók. Ezek a rendszerek olyan alapvető funkciókat látnak el, mint a sejtosztódás, a sejtek mozgása vagy egyes idegsejtnyúlványok kinövése és visszahúzódása."

Kovács Mihály, aki tizenöt éves kutatói pályafutásának jelentős részét az aktomiozin-rendszer tanulmányozására fordította, most a Lendület program keretében elnyert támogatásnak köszönhetően megvalósíthatja régi álmát: "Már egyetemi hallgató koromban érdekelt a genetika, a biológiai információ kifejeződése és a benne keletkező hibák javítása." Érdeklődése az elmúlt három évben a motorfehérjéknek a DNS-ben kódolt információ feldolgozásában, konkrétan a genetikai hibák javításában betöltött szerepe felé fordult. "A motorenzimek tulajdonságainak megismerése számos betegség kialakulásának megértéséhez visz közelebb bennünket" – mutatott rá.

Sejtjeinkben naponta sok ezer DNS-károsodás megy végbe. Olyan súlyos hibák is előfordulhatnak köztük, amelyekben a DNS kettős spirál eltörik, vagy akár egy hosszabb régió is károsodik. Ez azért nagyon veszélyes, mert a károsodott DNS-részt a sejt kóros és elpusztítandó dologként azonosítja. A törések megállíthatják a DNS másolását (replikáció), ha pedig a törött végek rossz helyre kerülnek vissza, az olyan fatális következményekkel járhat, mint a sejthalál vagy a rákos átalakulás. A kettős száltörések javítására a biológiai evolúció létrehozta a kutatók által homológ rekombinációnak nevezett mechanizmust.

Kovács Mihály a homológ rekombináció szemléltetésére ahhoz hasonlította a DNS-szál törését, mint amikor egy magnószalagból kivágunk egy részt: "Ilyenkor a szalag egyrészt elszakad, másrészt a hiányzó rész elvész. Ha van egy másik szalagunk, amely nagyjából ugyanazt az információt tartalmazza, mint az eredeti, akkor a hibátlan szalag információját bemásolhatjuk a hiányzó rész helyére." Hasonló folyamat játszódik le a DNS kettős spirál törésekor is. Javító mechanizmusok bonyolult sorozatán át egy, az eredetihez nagyon hasonló (homológ), hibátlan DNS-szál információja bemásolódik a törött szálból hiányzó rész helyére. E hibajavító mechanizmusok hiányában rövid idő alatt rendkívül súlyos kimenetelű betegségek alakulnának ki a szervezetünkben.

A biológus és kutatócsoportja elsősorban a DNS másolásában és hibajavításában is részt vevő motorenzimek egy csoportjával, a RecQ helikáz enzimcsaláddal foglalkozik: "Ezek az enzimek központi szerepet játszanak a homológ rekombináció alapú hibajavításban, és a baktériumoktól az emberig minden élő szervezetben megtalálhatóak. Az emberben öt enzim tartozik ebbe a családba, közülük mi elsősorban az ún. Bloom-szindróma-helikáz működését tanulmányozzuk, amely nevét a hiányában kialakuló betegségről kapta." Ez a szerencsére ritka betegség fokozott rákhajlammal, illetve súlyos testi elváltozásokkal jár. Kovács Mihály szerint a RecQ helikáz enzimek működésének megismerése révén a kutatók jobban megérthetik számos betegség, köztük a daganatos elváltozások kialakulásának pontos folyamatát. A fiatal kutatónak és munkatársainak a közelmúltban két cikkük jelent meg a témában az Oxford University Press által kiadott, Nucleic Acids Research című lapban, a nukleinsavakkal kapcsolatos kutatások nagy presztízsű folyóiratában, további négy pedig jelenleg elbírálás alatt van.

A hibajavító mechanizmusok megismerése mellett olyan kutatásokat is folytatnak, amelyekben az enzimek tulajdonságait mesterségesen igyekeznek módosítani: "A motorenzimek formájában olyan molekulák vannak a kezünkben, amelyek irányított elmozdulást tudnak létrehozni nanométeres léptékben. Az enzimek tervezett módosításával lehetőségünk van a molekula haladási sebességét, energiafelhasználását vagy az általa megtett út hosszát befolyásolni." E kutatások amellett, hogy az enzim természetes működéséről is sokat elárulnak, hasznosnak bizonyulhatnak egyes ipari technológiákban, például új generációs chipek vagy nanomotorok tervezésében.

A Lendület program díjazottja 2002 és 2005 között az Egyesült Államokban dolgozott. Úgy véli, személyiség-, gondolkodás- és attitűdformáló kaland a tengerentúlon eltölteni néhány évet. "Az amerikaiakra nagyon jellemző a »work hard and play hard« mentalitás. Munkájukat nem csupán komolyan és becsületesen végzik, de eredményeiket a megfelelő értéken el is tudják adni. Ugyanakkor a szabadidejükben, a családi életükben is a minőségi időtöltésre törekednek" – emelte ki amerikai tartózkodásának főbb tanulságait.