Dr Andrzej Zieleziński z Wydziału Biologii rozmawia z Ewą Konarzewską-Michalak o wirusach, które ratują ludzkie życie, o tym, jak biologom pomaga sztuczna inteligencja i innych znaczących odkryciach. Bioinformatyk w tym roku dostał nagrodę „Polityki” w dziedzinie Nauki o życiu.
Czym zajmuje się bioinformatyk?
Wykorzystuje metody obliczeniowe i narzędzia informatyczne do rozwiązywania problemów biologicznych, głównie na poziomie molekularnym. Rolą bioinformatyki jest analizowanie dużych zbiorów danych molekularnych, które dotyczą sekwencji lub struktur makrocząsteczek w celu wyjaśnienia i zrozumienia funkcjonowania zarówno pojedynczej komórki, jak i całego organizmu.
Brzmi skomplikowanie...
Tak, bo sam stopień skomplikowania procesów zachodzących w komórce jest tak duży, że nie da się ich wyjaśnić za pomocą pojedynczych doświadczeń w laboratorium. Komórka jest technologicznie najbardziej zaawansowanym systemem, jaki widział człowiek - w ciągu jednej sekundy przez 24 godziny na dobę powstaje w niej 2 tysiące białek, które pełnią ściśle określone funkcje. Nawet gdybyśmy powiększyli komórkę do rozmiaru kryształowej kuli i zajrzeli do jej wnętrza to obraz byłby cały zamazany, ze względu na nieustanne i szybko zmieniające się procesy. Nadrzędnym celem bioinformatyki, który jeszcze nie został osiągnięty, jest zatem wyjaśnienie, co dzieje się w owej kryształowej kuli. Jest co robić!
Na pewno. Kilka tygodni temu dostał pan nagrodę „Polityki” w dziedzinie Nauki o życiu. Odkrył pan, że “wirusy uzbrojone są w geny kodujące białka na podobieństwo białek atakowanego organizmu i dzięki temu kamuflażowi przełamują jego mechanizmy obronne”. Co to znaczy?
Za pomocą narzędzi informatycznych badałem grupę specyficznych białek nazywanych białkami WG. Występują one u wszystkich roślin i zwierząt, gdyż są niezbędne do prawidłowej regulacji aktywności genów. Mówiąc bardziej szczegółowo białka WG są kluczowym elementem procesu interferencji RNA, który reguluje prawidłowy poziom aktywności genów w komórce lub służy do obrony przeciwko wirusom. Ich nietypową cechą odróżniającą od większości znanych białek jest zupełnie inna budowa u różnych organizmów. Opracowałem program komputerowy, który służy do identyfikacji tych białek w genomach roślinnych i zwierzęcych. Wykorzystując metody nauczania maszynowego, analizuje on właściwości sekwencji białek WG i identyfikuje nowe białka o najbardziej zbliżonych do nich właściwościach. Dzięki temu zidentyfikowałem setki nieznanych wcześniej białek WG. Zaskakujące było to, że w materiale genetycznym wirusów infekujących rośliny i zwierzęta zaobserwowałem wiele genów kodujących białka WG. Wirusy nie potrzebują tych białek, żeby funkcjonować. Do czego je zatem wykorzystują? Otóż, dzięki nim zakłócają proces interferencji RNA gospodarza, w ten sposób przełamują jego system obronny i powodują infekcję. To kamuflaż molekularny - wirusy kodują białka, które upodobniają się do białek WG gospodarza. Działają jak przynęta. Między gospodarzem a wirusem trwa nieustający molekularny wyścig zbrojeń.
Cała rozmowa dostępna na Uniwersyteckie.pl
fot. Adrian Wykrota