A biológiai komplexitás evolúciója, komparatív genomika és filogenomikai rekonstrukció - Dr. Nagy László laborja

Laborvezető: Dr. Nagy László - MTA Szegedi Biológiai Központ

e-mail: cortinarius2000@gmail.com

Kutatási témák:

A biológiai komplexitás evolúciója

Érdeklődésünk középpontjában a genom-evolúció általános szabályszerűségei állnak, különös tekintettel az egyre komplexebb organizmusok evolúciójának hátterében álló genomi folyamatokra. Modellként gombákat használunk, melyek evolúciójuk során két lépésben jutottak el a komplex soksejtűségig (vagyis valódi, 3 dimenziós soksejtű struktúrákig). Mindkét evolúciós átmenet nagy ugrást jelent a fenotipikus komplexitásban, azonban az e mögött álló genomi változások jellege és mértéke nem ismert. Például, amíg az egysejtű Batrachochytrium és a soksejtű Coprinopsis cinerea hasonlóan kb. 13000 génnel rendelkeznek, addig, a két faj komplexitási szintje merőben eltér egymástól. A cél megérteni a gombák soksejtű növekedésének evolúciós eredetét valamint azonosítani az abban szerepet játszó géneket és nem-génjellegű genomi régiókat. Munkánk során kombinaljuk a komparatív genomikát és transzkriptomikát a filogenetika adta módszertani lehetőségekkel, hogy a komplex soksejtűségben szerepet játszó genetikai eszköztár elemeit azonosítsuk, valamint feltárjuk azok evolúciós eredetét és kialakulását. Ennek részeként vizsgáljuk a génduplikációknak, génregulációs hálózatok újrahuzalozásának, szabályozó kis RNS-eknek, és számos más folyamatnak a szerepét.

Komparatív genomika

A gombák a komparatív genomikai kutatások előterében helyezkednek el. Jelenleg az összes eukarióta genom több mint 60%-a gomba, ami jelenleg körülbelül 300 teljes genom szekvenciát jelent, ez a szám azonban rohamosan növekszik. Csoportunk részt vesz a gombákat egységesen lefedő genomi adatsorok kialakításában (1000 Fungal Genomes Project) valamint új bioinformatikai eszközök fejlesztésében. A cél a genom-evolúció általános törvényszerűségeinek, génduplikációk és -vesztések dinamikájának és ezek speciációban és diverzifikációban betöltött szerepének megértése.

Filogenomikai rekonstrukció

A teljes-genom szekvenciák egyik felhasználási módja a fajok közötti rokoni viszonyok megértése. Filogenomikai adatsorok mérete tíz-százszorosa a korábbi, többgénes adatsorokénak, ami elméletben hatalmas információforrás, azonban az ilyen adatsorok felhasználásánál a kisebb adatsoroknál nem jelentős vagy nem ismert statisztikai problémák lépnek fel. A teljes genom szekvenciákból a filogenetikai analízisekben használható géncsaládok szűrése valamint az adatsorokon belüli heterogenitás modellezése új módszertani kihívások elé állít bennünket. E kérdésekre szimulációk és valós gomba filogenomikai adatsorok segítségével keressük a választ.