Új alapítványi professzúra a nanofiziológiában: A sejtes rend nyomában

Köszönhetően a legkorszerűbb, nagy felbontású mikroszkópiának, még a hangya idegsejtjének sejtvázaszerkezetét (zöld) és a más sejtekhez való kapcsolódási pontokat (piros) is láthatóvá lehet tenni. (Fotó: Prof. Jan Pielage)

Professzor Sandro Keller, a Biológia Tanszék dékánhelyettese

A sejtekben pontosan nano-szinten szinten történő folyamatok eddig még rejtélyt jelentenek a kutatás számára. Hogyan rendeződnek el a struktúrák, például a membránok és az enzimgyűrűk egy sejten belül? Honnan tudja egy sejt, hogy hol van elöl, hátul, lent és fent? Hogyan alakulnak ki térben és időben összehangolt struktúrák? Erre a kérdésre kíván választ adni a Kaiserslautern Műszaki Egyetem (TUK) Nanofiziológiai Alapítványi Professzúrája. Az első öt évben a Carl Zeiss Alapítvány egymillió euróval támogatja. Célja, hogy jobban megértsük a sejtekben zajló mintázatképződést molekuláris szinten, így a betegségek, például az idegrendszeri betegségek okait is feltárhassuk.

Akár a leopárdok és zsiráfok szőrében lévő foltok, akár a zebránál a csíkok – hogy ezek a mintázatok hogyan alakulnak ki a magzati fejlődés során, a kutatás már jól feltárta. „Olyan gének, amelyek csak bizonyos sejtekben és csak a fejlődés bizonyos szakaszában olvashatók, ebben fontos szerepet játszanak” – mondja Dr. Keller Sandro, a TUK biológiai tanszékének dékánhelyettese, ahol az új professzúra is helyet kap.

Hasonló folyamatok zajlanak molekuláris szinten is – egy olyan területen, amely nem látható közvetlenül az emberi szem számára. Mennyire fontos, hogy itt is megtörténjen ez a rendezettség, például az idegsejtek közötti információátvitel példáján látható. A szinapszisok térben és időben pontos koordinációja alapvető ahhoz, hogy az információk helyesen kerüljenek feldolgozásra.

A sejteket alkotó citoszkeleton, amely a mozgás- és szállítási folyamatokat irányítja, szintén pontos elrendezést követ. Általában a sejtek rendkívül összetett szerkezetek, ahol például a mitokondriumok, a sejtek energiaközpontjai, vagy a fehérjekomplexek a membránokon meghatározott mintázatban helyezkednek el. „Azonban, hogy pontosan mi történik molekuláris szinten, hogyan alakítják ki a sejtek ezt a rendezettséget, és hogyan tartják működőképesen hónapokon vagy éveken át, valamint hogyan alkalmazkodnak a változó körülményekhez, még nem teljesen értett” – folytatja Keller.

A Carl Zeiss Alapítvány támogatásával működő professzúra a jövőben ilyen kérdésekkel fog foglalkozni. Ennek során többek között rendkívül nagy felbontású mikroszkópokat alkalmaznak, amelyek betekintést nyújtanak a nanovilágba. „Hagyományos fénymikroszkópokkal csak körülbelül egy harmad mikrométer mélységig látunk be a sejtek belsejébe” – mondja Keller. „De ehhez a nanovilághoz ez a technika nem alkalmas.”

Itt új mikroszkópiai technikákra van szükség, amelyek jelenleg forradalmasítják a biológiai kutatásokat, és amelyek a professzúra révén mostantól a TUK-nál is alkalmazásra kerülnek. Az adatok és képek digitális feldolgozásához szoros együttműködés szükséges a matematika és informatika tanszékekkel, valamint a Fraunhofer Technológiai és Gazdasági Matematikai Intézetével (ITWM).

Az eredmények nemcsak az alapvető sejtfiziológiai folyamatok megértésében segítenek, hanem a betegségek, például idegrendszeri rendellenességek vagy fejlődési zavarok molekuláris okainak feltárásában is. Az új nanofiziológiai professzúra 2018-ban indul, és tovább erősíti a TUK membrán- és rendszerbiológiai kutatási irányát.

Prof. Dr. Poetzsch-Heffter, a kutatásért és technológiáért felelős alelnök örömmel nyilatkozott az új professzúrával kapcsolatban: „Ezzel egyrészt erősíthetjük a kutatási irányt egy fontos témakörrel, másrészt bővíthetjük az interdiszciplináris együttműködést a TUK tanszékei között, valamint a Fraunhofer ITWM-mel. Gratulálok minden résztvevőnek ehhez a sikerhez.”

A Carl Zeiss Alapítvány kuratóriumi elnöke, Theresia Bauer így nyilatkozott a támogatási döntésről: „Az Alapítvány támogatásával a TU Kaiserslautern tovább bővítheti már meglévő kutatási irányát, a membrán- és rendszerbiológiát. Ez kiegészíti a Lipidomics Központ támogatását, és az Alapítvány alapelve szerint a támogatásnál a pályázók tudományos erősségeire és stratégiai irányultságára helyezzük a hangsúlyt.”