NAGY FERENC ISTVÁN (1952)

Biológiai Tudományok Osztálya • Szakterület: növényi molekuláris foto- és kronobiológia • Foglalkozás: igazgatóhelyettes, MTA Szegedi Biológiai Kp. Növénybiológiai Int.

1. Kutatással eltöltött éveim alatt különböző pályázatok írása során számtalanszor tettem fel ezt a kérdést magamnak, illetve szembesültem kénytelen-kelletlen ezzel a kérdéssel – pontosabban azzal, hogy mi a legfontosabb eredmény, amit elértem. A pillanatnyi helyzet és ismereteim alapján úgy gondolom, hogy kutatómunkám három legfontosabb eredménye közül az egyiket pályám elején, a másikat néhány évvel ezelőtt értem el, míg a harmadikon jelenleg dolgozunk. Hogy ezek közül melyik a legérdekesebb, nem tudom eldönteni; mindig az a legérdekesebb téma, amin épp dolgozunk, s ez értelemszerűen változik. A legfontosabb eredményekről azt tudom mondani, hogy még az 1980-as évek derekán, a Rockefeller Egyetemen dolgozva részt vettem és érdemben hozzá tudtam járulni egy olyan kísérletsorozat elvégzéséhez, amely igazolta, hogy transzgenikus növényekben bármilyen tetszőleges gén célzottan kifejeztethető; és azonosítottuk az első cisz- és transzszabályozó faktorokat, amelyek ezt szabályozzák. E munka során bizonyítottuk, hogy a karfiol-mozaik vírus egyik promótere igen magas szintű aktivitást mutat növényekben. Ez az ún. 35S promóter később kulcsszerepet játszott az elsőgenerációs, genetikailag módosított, gazdasági szempontból is értékes, herbicideknek ellenálló transzgenikus növények előállításában. A második, általam fontosnak vélt eredményünket egy kooperációs munka során értük el, amikor bizonyítottuk, hogy a növényekben ketyegő belső biológiai (cirkadián) óra működése alaptevően fontos a fotoszintézis és növekedés, vagy divatosabb kifejezéssel, a növényi fitnesz optimalizációjához. Ez úgy valósul meg, hogy a cirkadián rendszer az egyes kulcsfontosságú sejt- és anyagcserefolyamatokban szerepet játszó gének kifejeződését és működését időben harmonizálja. E felfedezés a gyakorlatban igazolta a kronobiológia e részterületének létjogosultságát, s arra enged következtetni, hogy a cirkadián óra fontos szerepet játszott az evolúció során.

Jelenlegi munkánk során olyan kérdést feszegetünk, amelynek megválaszolásával talán választ tudunk adni arra a kérdésre, hogy a növények képesek-e az egyébként mutagén és káros ultraibolya sugárzást valamilyen speciális, a többi eukarióta vagy prokarióta szervezetben elő nem forduló módon érzékelni, más szóval található-e a növényekben egy olyan molekula, amely az ultraibolya sugárzást fotoreceptorként érzékeli.

 

2. Harmincöt év aktív kutatómunkával a hátam mögött csak nagyon óvatosan válaszolnék erre a kérdésre. Hátralévő, kutatással töltendő éveim száma nagy valószínűséggel nem fogja elérni az eddigi évek számának harmadát sem, így nem nagyon illik és talán nem is reális túlságosan nagyívű célokkal, tervekkel előhozakodni. Ezt figyelembe véve nagyon elégedett lennék, ha a kutatócsoportom érdemben hozzá tudna járulni a következő kutatási célok megvalósításához:

• Azonosítani azon komponenseket (fehérjéket), amelyek szerepet játszanak a vörös/távoli vörös és ultraibolya fény, valamint a növényi hormonok (elsősorban auxinok, gibberellin) jelátviteli mechanizmusaiban és egyúttal lehetővé teszik, hogy a környezeti fényviszonyok változásai módosíthassák a hormonok bioszintézisét, transzportját, szintjét és inaktivációját.

• Azonosítani azokat a molekuláris lépéseket, amelyek révén a megváltozott hormon-homeosztázis visszacsatolódva módosítja a fotoreceptorok irányította jelátviteli kaszkádok működését és intenzitását.

• Meghatározni a komponenseket (fehérjéket), amelyek a fotoreceptorok mellett megtalálhatók a sejtmagban fény hatására kialakuló komplexumokban, az ún. sejtmagi testecskékben, és kideríteni, hogy mi e sejtmagi struktúrák biológiai funkciója. Ennek molekuláris, mechanisztikus magyarázata számomra különösen érdekes, hisz ezeket a struktúrákat mi mutattuk ki először, és mi bizonyítottuk, hogy átmeneti jellegűek, méretük függ a fényviszonyoktól, és jelenlétük fontos szerepet játszik a fényindukált jelátviteli láncok működésében, mivel azok a mutáns fotoreceptor-molekulák, amelyek nem képesek ezekhez a struktúrákhoz kapcsolódni, csak igen kis hatékonyságú jelátvitelre képesek.

3. Az egyetemes tudománytörténet legnagyobb alakjairól számtalan könyv, film, színdarab és képzőművészeti alkotás készült, alakjuk legtöbbször legendákba burkolva van jelen a mai modern társadalmakban. Az igazi objektív értékelést megnehezítő szubjektivitás egyre inkább körülöleli a közelmúlt és a jelen tudományának meghatározó egyéniségeit, a média szinte kénye-kedve szerint termeli ki a korszakalkotó gondolkodók, tudósok seregét. Tudományos pályafutásom során volt szerencsém találkozni, beszélgetni számos Nobel-díjas kutatóval, kezdve Barbara McClintockkal 1985-ben egészen Sydney Brennerig, akivel néhány hete találkoztam, és aki az Edinburghben újonnan alapított Rendszerbiológiai Intézet dolgozóit ünnepi szónokként arról próbálta meggyőzni, hogy az, amit csinálnak, valószínűleg értelmetlen, mert – mint mondta – egy Escherichia coli nem tud differenciálegyenleteket megoldani, mégis jól boldogul, valamint az a feltevés, hogy a részek összege több, mint az egész, nem feltétlenül igaz egy biológiai rendszerben. McClintock, Joshua Lederberg, Thomas R. Cech, David Baltimore, Tim Hunt vagy éppen Brenner mindannyian zseniális kutatók, egyéniségük, eredeti gondolkodásuk lenyűgöző. Közülük vagy akár a fizika, a matematika és a kémia óriásai közül bárki nyugodtan tekinthető példaképnek, és ezt a döntést nem lenne nehéz megindokolni. Igazából a fenti kérdésre legszívesebben nem is válaszolnék, mert feltehetőleg minden alkalommal, amikor ezt a kérdést felteszik nekem, másik névvel hozakodnék elő. Ennek megfelelően valószínűleg pillanatnyi hangulatomat tükrözően példaképemnek tekintem Gregor Mendelt, a genetika atyját. Mendel kutatásai pusztán megfigyeléseken alapultak, munkáját nem támogatták, amit csinált, senkit sem érdekelt, felfedezéseit hosszú évtizedekig nem méltányolták, és nem is értették, mégis maradandót alkotott.

4. Az elmúlt néhány év során számos olyan fejlemény történt a tágabb értelemben vett növénybiológia kutatási területén, amely részben előrelátható volt, részben azonban bizonyos fokig felkészületlenül érte magukat a kutatókat is, nem is említve a kutatás finanszírozásában részt vevő különféle állami szervezeteket, magánjellegű alapítványokat. A rendszerbiológia és a szintetikus biológia megjelenése és az ezt lehetővé tevő és kísérő technikai fejlődés, amelyet minden eddiginél hatékonyabb bioinformatikai, új generációs szekvenálási, robotizációs és képalkotási módszerek fémjeleznek, olyan távlatokat nyitott meg, amelyek hatása ma még szinte beláthatatlan. Amennyiben ezek az új diszciplínák igazolják, pontosabban fogalmazva beváltják a hozzájuk fűzött reményeket, akkor a biológiai kutatások hatékonysága lényegesen megnő, és számos olyan kérdésre fogunk választ kapni, amelyek megoldása a jelenlegi ún. intuitív megközelítéssel egyszerűen lehetetlen. Az új módszerekkel felhalmozott óriási adathalmazok feldolgozása és az egyes jelenségek matematikai modellekkel történő leírása olyan eszközöket adhat a kutatók kezébe, amelyek segítségével célzott módon, a modellek prediktív erejére támaszkodva fogják munkájukat megtervezni és kivitelezni. Természetesen bízom abban, hogy az álom megvalósul, ami esetemben, szűkebb szakmai értelemben azt jelenti, hogy 2020-ra „megvalósul” az a virtuális Arabidopsis thaliana növény, amelynek növekedését, fejlődését, nagyságát és formáját, valamint különféle környezeti stresszhatásokra adott válaszait legalább nagy vonalakban képesek leszünk a hőmérséklet, a tápanyagok elérhetősége, a fény és egyéb környezeti paraméterek alapján helyesen predikálni. Tágabb értelemben véve kíváncsian várom, hogy sikerül-e egy olyan mesterséges élőlényt (mondjuk egy nagyon egyszerű mikroorganizmust) előállítani, amelyben a DNS-lánc cukorkomponensét, a dezoxiribózt olyan molekulákkal helyettesítik, amelyeket a „hagyományos” DNS másolását és javítását végző enzimek nem képesek kezelni, miközben a DNS összes biológiai funkciója érintetlen marad. Ez az ún. XNA-alapú organizmus a jelenlegi élőlényektől elkülönülne, azoktól függetlenül létezne, így az alkalmazott és az alapkutatás számára hihetetlenül érdekes kísérletek elvégzését tenné lehetővé.