A molekuláris szabályozási A molekuláris szabályozási hálózatok matematikai modellezésehálózatok matematikai modellezése

Kapuy Kapuy OrsolyaOrsolya

2007. február 7.2007. február 7.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemBudapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemAlkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi TanszékAlkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

Témavezető: Dr. Novák Témavezető: Dr. Novák BélaBéla

Pr

protein kináz

proteinfoszfatáz

DNS

mRNS

P

TFA

transzkripció

Prfehérje

transzlációriboszóma

sejtmagosztódás

DNS replikáció

sejtosztódás

0 100 200 3000.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

Cdk

idő (perc)

Cdk

Jensen, L.J., Jensen, T.S., de Lichtenberg, U., Brunak, S. and Bork P.Co-evolution of transcriptional and post-translational cell-cycle regulation.Nature 443: 594-597 (2006)

mind a négy organizmusban több száz periódikusan átírt gén

található, amelyek transzkripciós faktorok által szabályozottak

sarjadzó élesztő hasadó élesztő emberlúdfű

sarjadzó élesztő hasadó élesztő

49

• Melyek az ismert transzkripciós faktorú periódikusan átírt gének?

Jensen, L.J., Jensen, T.S., de Lichtenberg, U., Brunak, S. and Bork P.Co-evolution of transcriptional and post-translational cell-cycle regulation.Nature 443: 594-597 (2006)

1502

189411 1313

600

185315

1248

1063

500

16

140 169

643 16

• Vajon a transzkripciós faktorok Cdk szubsztrátok-e?

a fehérjék közvetlen és közvetett úton is Cdk szabályozottak

a periódikus ÉS Cdk által foszforilezhető fehérjék ~90%-ának illetve ~100%-ának

a transzkripciós faktorai IS Cdk szubsztrátok

Feed-forward loop

?

TF

Pr

±

Cdk

±

+

TF

Pr

+ Cdk

+

-

TF

Pr

+ Cdk

+

-

TF

Pr

+ Cdk

-

-

TF

Pr

+ Cdk

+

+

TF

Pr

+ Cdk

+

+ TF

Pr

+ Cdk

-

-

0.01 0.1 1 100.0

0.5

1.0

1.5

0.01 0.1 1 100.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0Pr

Cdk

Pr

Cdk

Pr),(),(Pr tCdkktCdkTFk

dtd

dAs

szintézis degradáció

TF

Pr

+ Cdk

+

+ TF

Pr

+ Cdk

-

+ TF

Pr

+ Cdk

+

- TF

Pr

+ Cdk

-

-

0.01 0.1 1 100.0

0.1

0.2

0.3

0.01 0.1 1 100.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Pr

Cdk

Pr

Cdk

Pr),(),(Pr tCdkktCdkTFk

dtd

dAs

szintézis degradáció

Feed-forward loop + időkésleltetés

transzkripció

transzláció

)Cdk(TFkdtPrd

As Pr)Cdk(kd

TF

Pr

±

Cdk

±

+

)t,

0 100 200 300

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

idő (perc)

TF

Pr

+ Cdk

+

- TF

Pr

+ Cdk

+

-

TF

Pr

+ Cdk

-

-

TF

Pr

+ Cdk

+

+Cdk

Összefoglalás

Megvizsgáltuk, hogy a Cdk szubsztrátok közvetlen és közvetett úton is szabályozva vannak, és ez a hálózat egy ún. feed-forward loop-nak felel meg.

A négy lehetséges feed-forward loop hálózatot matematikai egyenletekkel jellemeztük.

Ez a négy feed-forward loop elegendő ahhoz, hogy a sejtciklus minden szakaszában legyen aktiválódásra képes fehérjecsoportja

Az így kialakult rendszer megmagyarázza, hogyan tudja a Cdk a sejtciklus összes lépését szabályozni.

Szeretném megköszönni a segítséget: a témavezetőmnek, a kutatócsoport minden tagjának!