Gen Pavarottiego
Genetycy wskrzeszają zmarłych. Symbolicznie (na razie).
Wielbiciele talentu Luciano Pavarottiego stracili swego idola. Ale jego nazwisko pozostanie na zawsze nie tylko w pamięci melomanów. Jeszcze pod koniec XX wieku Brytyjczyk David Glover nazwał odkryty przez siebie u muszki owocowej gen właśnie pavarotti (pav). Biolodzy badają jego funkcje do dziś.
Białko Pavarotti (PAV) należy do rodziny kinezyn, które są molekularnymi motorami napędowymi (przemieszczają różne substancje, w tym i inne białka w komórce, wykorzystując energię zgromadzaną w ATP). Odgrywa ono bardzo ważną rolę w regulacji podziału komórkowego. Każdy z nas ma w swoich komórkach gen pavarotti i białko Pavarotti (a właściwie ludzki homolog muszego genu i białka). Między innymi dzięki temu nasze komórki mnożą się, a więc w ogóle możemy żyć. Mutacje w genie pav powodują, że podziały komórkowe są nieprawidłowe, co może przyczynić się do wywołania raka. Dlatego można śmiało twierdzić, że Pavarotti (białko) jest wśród nas i że każdy z nas zawdzięcza między innymi i jemu swoje życie.
David Glover i jego współpracownicy nazwali nowoodkryty gen od nazwiska słynnego śpiewaka wcale nie dlatego, że muszki potrafiły ładnie śpiewać. Mutacja tego genu powodowała, że komórki nerwowe larwy były o wiele większe niż zdrowe. Naukowcy skojarzyli więc „grube” komórki z grubym Pavarottim. I tak już zostało. David właśnie zidentyfikował nowy gen kodujący białko współpracujące z Pavarottim (dane jeszcze niepublikowane). Nazwał je oczywiście… Nessun dorma – tym razem za „Turandot” Pucciniego. Oczywiście w domyśle jest to aria śpiewana przez Pavarottiego 😉
Wiele nazw genów ma bardzo śmieszne brzmienie lub pochodzenie. Frywolne nazwy upodobali sobie szczególnie genetycy pracujący nad rozwojem muszki owocowej, choć ścigają ich genetycy rybki Danio rerio. Często nadają nazwy we własnym języku. Mamy więc geny gurken (niem. „ogórek”), batman, lola-like, mago nashi (jap. „bez prawnuczków”), scylla and charybde, oko meduzy (po polsku, nazwa genu rybki danio nadana przez polskiego biologa Jaremę Malickiego pracującego w USA), subito (gen kodujący inną kinezynę niż pavarotti), armadillo (czyli pancernik) i wiele innych.
Będąc jeszcze na studiach, w latach 80. XX wieku, pracowaliśmy wraz z Jackiem Gaertigiem, przyjacielem ze studiów, nad procesem mejozy u pierwotniaka Tetrahymena. Jacek izolował szczepy różniące się pewnymi cechami, które nas wówczas interesowały i oczywiście trzeba było jakoś je nazywać. Ponieważ było to w stanie wojennym, kiedy mówienie o Józefie Piłsudskim nie było mile widziane przez władze, a w dodatku Uniwersytet Warszawski, na którym wówczas studiowaliśmy, nosił ciągle nieużywane imię Marszałka, nadaliśmy naszym szczepom nazwy JP1, JP2 itd. Nie było w tym oczywiście nic śmiesznego, a jedynie młodzieńcza przekora: nie można mówić o Piłsudskim, to my na złość nawet szczep pierwotniaka nazwiemy jego imieniem. Oczywiście nikt nigdy nas nie zapytał, dlaczego szczepy nazywamy JP. Dziś, gdybym miał do nazwania jakieś szczepy, chyba używałbym nazwisk współczesnych polityków i ich akolitów. Gen rydzyk, bo larwy mają np. czarną „sukienkę”, albo miller, bo larwa nie może sobie znaleźć miejsca – brzmi to bardzo fajnie.
Ale na koniec jeszcze dwa słowa o samym Luciano Pavarottim. Kiedy słucham np. arię „E lucevan le stelle” z Toski Pucciniego w jego wykonaniu, a słucham jej nie od dziś, to czuję żal po stracie tego wielkiego tenora. Kiedy słuchałem tej samej arii za jego życia, cieszyło, że facet gdzieś sobie może tę arię tym samym niesamowitym głosem podśpiewywać (np. przy goleniu). Teraz wiadomo, że już nie podśpiewuje. Zostanie Pavarotii legendą – na płytach tak jak wielką legendą została zmarła 30 lat temu Maria Callas. Pavarotti i Callas nigdy nie zaśpiewali wspólnie. Dzieliła ich cała operowa epoka. Pavarotti zaczął swą karierę w r. 1961, na cztery lata przed ostatnim publicznym występem Callas. A szkoda, bo Toskę oboje zaśpiewaliby tak jak nikt inny.
Może kiedyś połączy tych dwoje genetyka? Oczywiście jeśli ktoś nazwie jakiś nowy gen callas. W tym celu chyba trzeba by wyhodować muszkę obdarzoną szczególnie pięknymi i smutnymi oczyma, bo o głosie oczywiście nie ma mowy.
Dziś genetycy mogą nie tylko tworzyć nowe, nieistniejące dotąd byty (które jakoś trzeba nazwać), ale nawet na swój sposób wskrzeszać zmarłych. Przynajmniej symbolicznie. Zawsze można się poczuć trochę jak sam Bóg. A więc genetycy, do dzieła!
Jacek Kubiak
Fot. Roby Ferrari, Flickr (CC BY SA)
Komentarze
Zdaje sie, ze genetycznym panteonie sa uwiecznieni wybrani bohatorowie kreskoweg animowanych, np, sonic czy sonic hedge, uwiklane chyba rowniez w rozwoj embrionalny.
Osobiscie jednak wole, kiedy geny nazywaja sie w sposob pochodny od funkcji, nawet skrotowo (np. cox czy pax), bo wtedy latwiej sie zorientowac o co chodzi. PAV jako skrot od „pavarotti” moze byc tlumaczony jako … nie wiem, Photo activator czegos tam.
Pozdrawiam.
Ciekawe kiedy pojawią się firmy oferujące sprzedaż genów, które możemy nazwać, tak jak ma to miejsce z gwiazdami. Biznes jest chyba dość dobry, przynajmniej wnioskując z liczby odpowiedzi google’a na hasło „name a star”. Wprawdzie Międzynarodowa Unia Astronomiczna (czy jak tam się oficjalnie tłumaczy IAU) odcina się zdecydowanie od tych praktyk (http://www.iau.org/BUYING_STAR_NAMES.244.0.html), ale romantykom to jak widać nie przeszkadza. Nie trzeba się chyba zresztą ograniczać, można wręczyć całą galaktykę, zamiast jednej róży- cały bukiet. Zastanawia mnie tylko ile gwiazd zostało przez różne firmy „sprzedanych” wielokrotnie.
Z drugiej strony, gwiazda jest chyba bardziej romantycznym prezentem niż gen. Wiadomo, jest na niebie i świeci, na dodatek taka niedostępna. A z genami, już sobie wyobrażam – „Kochanie, ten gen jest specjalnie dla Ciebie, odpowiada on za otyłość i chroniczny obrzęk stóp”…
hlmi :
Oczywiscie nie bedzie czegos takiego, bo nazwy genow pojawiaja sie w trakcie pracy nad nimi, a ewentualnie jakis gen moze stac sie slawny dopiero kilka lat pozniej. I to juz z nazwa.
jk,
oczywiscie nie pisalem tego do konca powaznie. Intryguje mnie jednak czy wszystkie nowoodkryte geny maja nadawana nazwe? Czy niektore nie sa oznaczane jakimis symbolami, skrotami, etc? Przyznam sie, ze w ogole nazewnictwo w biologii bylo tym, co najbardziej mnie od niej w szkole odstraszalo ;).
Mam tez inne, pewnie glupie pytanie, ale w sumie nigdy nie wiedzialem,a tu jest tylu biologow, ze osmiele sie spytac. Popularna definicja genu, definiuje go nie przez budowe, ale przez funkcje, o ile wiem (moge sie mylic), geny nie musza byc spojnymi kawalkami DNA, dwa rozne geny moga tez zawierac ten sam fragment DNA (wybaczcie jesli pisze glupoty). Nigdy wiec nie wiedzialem na ile ta definicja genu jest jednoznaczna, tzn. czy jest jeden mozliwy tylko sposob opisania, ktore fragmenty DNA tworza konkretny gen, czy tez mamy tu pewna swobode?
hlmi:
Istnieja algorytymy pozwalajace okreslic czy dany kawalek DNA jest genem (moze byc np. pseudogenem). Stad niedokladnosci w okresleniu ile genow ma genom czlowiek czy muszka. Algorytmow jest sporo i daja rozne wyniki.
Sa geny nazywane literami i cyframi, ale latwiej zapamietac gen o nazwie ogorek niz 34B56. No nie? 😉
hmli
Wiekszosc genow jest juz odkryta ( w tych organizmach ktore maja skonczona sekwencje DNA) za pomoca programu (gene finder) ktore wylapuje wzor sekwencji DNA charakterystyczny dla genu. Wiekszosc genow nie ma nazw ale ma identyfikatory (pare cyfr albo liter). Wyzwanie dla biologow to znalezc geny ktore maja wazne funkcje. Jak sie taki znajdzie to sie daje mu nazwe ktora latwiej zapamietac niz identyfikator.
Co jakis czas wybuchaja wojny nomenklaturowe. Dzieje sie tak gdy kilka osob nazwie jeden gen roznymi nazwami i nie chce sie zgodzic zeby sie zdecydowac na jedna. W ostatniej „wojnie” w ktorej uczestniczylem, jeden z kolegow z Japonii oskarzyl nas o „amerykanski imperializm” poniewaz probowalismy uporzadkowac nomenklature dla grupy genow. Niech mu tam bedzie. Poczulismy sie troche zle. Ale w koncu sie udalo dojsc do porozumienia.
Dla tych ktorzy chca miec swoj gen — nic prostszego. Mozesz sie zalogowac na jeden z portali genomowych i zrobic tzw annotacje i nazwac gen ktory nie ma nazwy. Jezeli nie bedzie to nic wyjatkowego (na przyklad „brzydkie slowo”), nie sadze aby administrator to wylapal. Jest tyle genow. Ja nazwalem dotychczas moze 200 z ktorymi mialem do czynienia.
Czasami organizuje sie warsztaty do nazywania genow. Grupa naukowcow wyjezdza na pare dni, dziela geny na podgrupy i nadaja im nazwy i opisy. Przy okazji pije sie duzo piwa. Takie wyjazdy sprzyjaja socjalnym interakcjom. Pozniej nastepuje fala rozwodow i troche dzieci sie rodzi. Nazywanie genow zbliza.
Ale jesli zostaly jakies nienazwane, moze warto pomyslec o komercyjnym
wykorzystaniu ;), pomysl o tych funduszach na badania od milionerow, ktorzy
chca miec wlasny gen…
Co do algorytmow, czyli nie ma precyzyjnej definicji genu? Nie probuje podwazac biologii, chodzi mi po prostu o taka mniej intuicyjna, a bardziej sformalizowana definicje, ze algorytmy ktore sie z nia nie zgadzaja sa po prostu uznawane za bledne. Bo np. w machine learning, popularnym jak mi sie zdaje wsrod genetykow (przynajmniej tych pracujacych nad zwiazkami z chorobami), z takiego teortycznego punktu widzenia
w zaleznosci od tego co sie zalozy i z jakim typem klasyfikatorow sie pracuje, mozna
dostac rozne wyniki. Oczywiscie machine learning jest w naukach przyrodniczych tylko
srodkiem pomocniczym i nie watpie, ze wazniejsze od jakiejs formalizacji jest raczej opisanie tego, co sie naprawde dzieje. Niemniej tak sie zastanawiam z punktu widzenia nauk scislych.
deepfiber,
ciekawe, teraz rzeczywiscie zaczynam myslec nad nazwa ;). Ale tu mnie zaskoczyles,
ze specjalisci od biologii zblizeni nazywaniem genow, nie potrafia zadbac, by dzieci nie bylo ;). Pewnie to przez piwo…
hlmi,
algorytmy nie tyle sa bledne, ile nie byc moze nie uwzgledniaja wszystkich regol interpretacji kodu genetycznego, szczegolnie jesli te regoly moga dotyczyc „lokalnych” interpretacji. Na ogol jednak, jesi chodzi o podstawowe klucze do wyszukiwania genow, to nie ma zbyt wiele kontrowersji, a wyjatki od regol sa uwzgledniane.
Jednak kazdy wynik otrzymany z „maszynki” bioinformatycznej do interpretacji kodu genetycznego wypada przeanalizowac krytycznie. To cos jak z automatami do tlumaczenia z jednego jezyka na drugi. Generalnie rzecz biorac one dzialaja, ale tez trzeba miec sie na bacznosci przed produkowanymi w ten sposob nonsensami.
Biologia nie jest az tak bardzo scisla nauka, a to dlatego, ze nawet na poziomie juz tak podstawowym jak kod genetyczny ciagle jest jeszcze sporo motywow do odkrycia oraz do zinterpretowania, przez co istniejace algorytmy sa w jakims sensie uproszczeniami w porownaniu ze zlozonoscia przyrody jako takiej.
Pozdrawiam.
Z grubsza, gen to odcinek DNA, ktory koduje (jest tlumaczony na) bialko. Problem jest z genami, ktore nie tworza bialek, a tylko RNA. Czy sa genami nie wie nikt. (wg. mnie sa, bo RNA moze sobie radzic lepiej niz bialko). Poza tym sa odcinki DNA, ktore maja wszystko co trzeba zeby robic bialka, a go jednak nie robia. To sa tzw pseudogeny. Algorytmy probuja opisac wszystko to co jest potrzebne do przetworzenia informacji zawartej w DNA na bialka. Czasami te reguly zawodza i nie bardzo wiadomo dlaczego.
Tak, tak, oczywiscie rozumiem, ze biologia nie jest (i wcale nie musi byc) nauka scisla, wiec zarowno kryteria poprawnosci algorytmow, jak tez interpretacja wynikow moga byc bardziej elastyczne (w sumie w czystej matematyce czasami trudno w ogole mowic o interpretacji).
Widzialem nawet zdjecie zatytulowane wspolpraca matematyka i biologa. Byly na nim trzy osoby, wszystkie podpisane: biolog, matematyk i tlumacz ;).
Pozdrawiam
hlmi:
Dokladnie tak. Biologom trzeba tlumacza z matematyki (i odwrotnie). Wylowilismy ostatnio 135 genow, ktore maja zachowywac sie wedlug pewnego schematu. Teraz sprawdzamy jeden po drugim czy rzeczywiscie tak sie zachowuja. A zeby to sprawdzic trzeba kazdy sklonowac, umiescic w odpowiednim plazmidzie, uzsykac bialo i zrobic wymagany test. Sprawdzimy tak pewnie 5-7 genow. Nie ma nawet mowy zeby zrobic to z wszystkimi 135 kandydatmi. Zycia by nie starczylo. A podobnych screenow codziennie robi sie kilka na swiecie (jesli nie kilkanascie). I nawet wszystko mi jedno jak dany gen sie nazywa.
Straszny tu zamet. Anotowanie genow na podstawie sekwencji genomu (+ ewentualnych ESTs) to zupelnie rozne stopnie sztuki cyrkowo-komputerowej kiedy z jednej strony chodzi o bezintronowe geny bakterii i wirusow a z drugiej geny Eukariota (zwykle z intronami).
Pierwsze jest nieomalze banalne: wszystko co ma ORF (Open Reading Frame) zdolna kodowac bialko powyzej okreslonej dlugosci jest okreslane jako ORF+numerek i w wiekszosci przypadkow daje sie potwierdzic jako gen.
Rozpoznowanie genow de novo (czyli bez przeszukiwania baz danych/porownywania genomow +/- ESTs) u Eukariota to w dalszym ciagu droga przez pot i lzy. Liderem przez czas jakis byl GeneScan ale nawet najnowsze programy sa OK kiedy chodzi o przewidywanie iz w danym rejonie znajduja sie kodujace bialko geny ale nikt przy zdrowych zmyslach nie wezmie takiego powstalego de novo modelu komputerowego „na serio” a jedynie jako wstep do badan. Programy (caly czas o predykcjach de novo) dodaja falszywe egzony/pomijaja prawdziwe, nie przewiduja splice forms. O przewidywaniach a raczej bledach tegoz w znajdowaniu b.krotkich egzonow lub egzonow nie kodujacych czy tez poczatkow genow (niekodujacych 5′ ends) mozna by bylo pisac dlugo.
Rzecz staje sie prostsza jesli jeszcze ciepla nowa sekwencje genomu np. ssaka (np. kolejnego gryzonia czy malpy) porownany ze znanymi bialkami/innymi genomami/ESTs-ami. Wtedy wiekszosc genow wyskakuje nieomalze w pelnej okazalosci (mowa o fragmentach kodujacych bialko) choc dalej o pelnym przewidywaniu 5’/3′ i malenkich egzonow mowy nie ma.
darked90
To wszystko prawda co piszesz ale chyba szeroka publicznosc nie musi tego wszystkiego wiedziec. Nie chodzi mi o trzymanie publicznosci w ciemnosci ale jest kwestia tego ile specjalista powinien ujawnic publicznosci aby wytlumaczyc zasade bez przeladowania szczegolami. Czy ty naprawde zakladasz ze nie-biolog molekularny wie co to jest EST albo 5’/3′? Ja tylko niesmialo przypominam ze to nie jest blog biologii molekularnej. jk i Jacobsky wytlumaczyli wczesniej ze te algorytmy sa niedoskonale ale w duzym stopniu skuteczne. Ale oczywiscie zgadzam sie ze to co przewiduje komputer bierze sie tylko jao mozliwy model. Jednak te przewidywania byly ogromnie pomocne, jak pokazuja doswiadczenia gdzie geny sie usuwa albo zakloca ich ekspresje na wielka skale ( w tych masowych doswiadczeniach nikt sie nie bawi w szczegoly z koniecznosci).
Wszystko racja (o przeladowaniu) ale precyzujac co pisalem powyzej:
1) nie nalezy wrzucac wszystkich organizmow do jednego worka i nastepnie glosic iz rezultaty programow wykrywajacych de novo kodujace bialka geny sa takie czy siakie.
Dla zainteresowanych:
http://preview.tinyurl.com/2urxap
Gen u myszy oznaczony Rb1 sklada sie z 27 egzonow. Genscan wykryl ich 10 i dorzucil 3 inne. To stanowczo za kiepski rezultat aby poskladac z tego funkcjonalne bialko. Byc moze nowe gwiazdy (programy Augustus, Genezilla i Conrad) radza sobie na tym fragmencie lepiej.
2) nie nalezy takze wrzucac dwoch roznych typow programow do jednego worka. Programy dzialajace na zasadzie wykrywania podobienstwa sekwencji z latwoscia wydlubia calkiem niezla kodujaca sekwencje Rb1 z genomu myszy.
3) Organizmy tez sa rozne. Podobienstwo genow np. pomiedzy ssakami jest na ogol ogromne, przewidywania programow porownawczych calkiem trafne. Takie grzyby czy pierwotniaki miewaja jednak sporo genow ktore praktycznie do niczego uprzednio znanego nie sa podobne (metody porownywania sekwencji zawodza, metody de novo wymagaja trenowania od nowa i potwierdzenia w laboratorium).
4) caly czas mowilismy o genach kodujacych bialka. Wykrywanie innych genow kodujacych jedynie RNA to kolejne morze problemow.
Podsumowujac: masz racje ze nie ma wielkiego sensu wgryzanie sie w szczegoly ktorych to zaden laik znac nie moze. Mysle jednak ze nawet laik skorzysta kiedy przeniesie sie rozmowe z wysokosci satelity i uzmyslowi skale problemow przy wykrywania genow w genomach.
Pzdr.
Kolejny przykład nadawania genom ciekawych nazw: gen INDY u owocówki (a może u C.elegans?). INDY można rozszyfrować jako „I’m Not Dead Yet” – cytat z Monty Pythona i Świętego Graala.
W ogóle środowisko naukowe intensywnie stawia pomniki Pythonom 🙂
Nie zapomnijmy o genie „knypek” u ryby Danio.Gen byl odkryty przez laboratorium Liliany Solnicy-Krezel.
Ja myślałem, że INDY to na cześć Indiany Jonesa 😉 , jakby nie było najpopularniejszego filmowego naukowca (naukowcy i nauka w filmie i ogólniej popkulturze to byłby temat na oddzielny artykuł w ogóle).
A jeśli chodzi o przeładowanie niezrozumiałymi dla laika informacjami, ja osobiście jestem zdania, że nikomu nie zaszkodzi, jak od czasu do czasu posłucha czegoś (np. wykładu), czego w większości nie zrozumie ;). Byleby nie za często…
No pewnie, ze tez zapomnialem o knypku!!! 😉
Ciekawe sa tez nazwy genow w sciezce determinacji plci. Gen MOF to skrot od „Males absent on the first” (cokolwiek to znaczy). Wlasnie sie na niego natknalem przez przypadek. Ludzie maja taki gen i muchy tez.
No, ale knypek chyba dla Polakow bije wszelkie rekordy….
hlmi:
Tak mnie uczyli na studiach (że to z Pythona), sam bym na to nie wpadł 😀
Co pewien czas spotykam na korytarzu kolege ktory pracuje na Danio. Kiedy mnie widzi, to sa dwie mozliwosci. 1) Powie „Jak sie masz ?” i bedzie bardzo z siebie dumny albo 2) Zapyta mnie co to znaczy „knypek”. Tak wiec mechanism jest taki ze on mnie widzi (jestem starym siwym czlowiekiem bez cech szczegolnych ale wiadomo ogolnie ze jestem Polakiem) — kojarzy mnie z Polska, kojarzy mnie z Liliana Solnica-Krezel (ktora pracuje w Tenneseee) — kojarzy Liliane z jej zmutowana ryba — kojarzy rybe Liliany z Polska — kojarzy Polske ze mna. Takze znajomosc definicji knypka jest dla mnie niezbedna aby podtrzymywac „small talk”. Ale nie ma tego zlego co by na dobre nie wyszlo, wlasnie robimy razem doswiadczenie. Walimy w rybe morfolino aby zmniejszyc ekspresje pewnego genu obopolnego zainteresowania (hmli nie ma nic przeciwko technicznym szczegolom takze moge sobie pouzywac).
deepfiber:
No piekny ciag od Polski do knypka. To tak jak slynna zaleznosc pomiedzy forsa i dozorca. 😉
gen genem, drugiego takiego nie da się „stworzyć”…. a szkoda….