témavezető: Csűrös Miklós
helyszín (magyar oldal): MTA SZBK helyszín rövidítés: SZBK
A kutatási téma leírása:
Eukarióta genomok tipikusan szaggatott formában kódolják a génjeiket, és a beékelt nemkódoló szegmensek, azaz intronok az RNS-be történő transzkripció idején lesznek kivágva. Az exon-intron szerkezet az eukarióta genomok egy alapvető szerveződési eleme. Az önmagukban funkciómentes intronok alkotják a junk ("kacat") DNS nagy részét, de az eukarióták funkcionális komplexitásához többszörösen hozzájárulnak. Talán a legfontosabb ezek között, hogy az exon-intron-...-exon szegmensek alternatív kivágási kombinatorikája lehetőséget ad különböző szintetizálható fehérjék sokaságának kompakt kódolására, de az intronok sokszor helyet adnak cisz- és transz-regulációs jeleknek is, és esetenként egész géneknek (vagy egyéb funkcionálisan aktív) elemeknek.
Az exon-intron szerkezetek evolúciós törénetét számítógépes módszerekkel lehet elemezni többszáz teljes genom ismeretében [Rogozin, Carmel, Csűrös, Koonin. "Origin and evolution of spliceosomal introns" Biology Direct, 7:11, 2012. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22507701]. A projekt folyamán pontos matematikai modelleket fejlesztünk ki, melyek az evolúciós folyamatokat megfelelő hűséggel tükrözik, és ezekhez a a modellekhez kapcsolódó algoritmikai és statisztikai számítási problémákra keresünk megoldásokat. A kifejlesztett számítógépés módszereket alkalmazzuk több fontos taxonómiai csoportban teljes genomokra. A módszerek három alapkérdéshez kapcsolódóan vizsgálják mutáció és szelekció szerepét az intronok evolúciójában. Hogyan változik a génszerkezet a gyorsan fejlődő, nehezen illeszthető kódoló régiókban? Hogyan változik az intron hossz neutrális evolúciós folyamatok esetén (törlés-beszúrások és intronvesztés) illetve génkifejezéshez kapcsolódó szelekció esetében? Mekkora szerepet játszanak az exon-intron határokat (splicing site) érintő pont-mutációk és szegmens-duplikációk a génszerkezet változásában?
Bioinformatics analysis of exon-intron structure evolution
Typical eukaryotic genomes store their genes with interruptions by non-coding segments, or introns, which are removed concomitantly with transcription into RNA. The exon-intron architecture is the hallmark of the eukaryotic genome organization. While introns have no particular function on their own and thus constitute a large part of junk DNA, they contribute significantly to the functional complexity of eukaryotic genomes. Perhaps most importantly, the combinatorics of alternative splicing of exonic and intronic segments provides a compact encoding for multiple protein products. Moreover, introns often harbor cis- and trans-regulatory signals, and even complete genes or other functionally active elements. The evolutionary past of exon-intron architecture can be tracked across hundreds of complete eukaryotic genomes with proper computational methods [Rogozin, Carmel, Csűrös, Koonin. "Origin and evolution of spliceosomal introns" Biology Direct, 7:11, 2012. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22507701]
The project seeks efficient algorithmic and statistical computing solutions in association with the development of precise mathematical models that adequately capture evolutionary processes. The developed methods are applied to complete genomes in diverse taxonomic groups of interest. The models serve to study mutation and selection in intron evolution while exploring three main questions.
How does gene structure change around fast-evolving coding regions?
How does intron length change in neutral evolutionary processes and under gene expression-related selection? What is the role of small-scale DNA mutations and segmental duplications around splice sites in the evolution of exon-intron structure?
ajánlott nyelvtudás (magyar oldal): angol felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2015-02-28
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
