Előadások
Molekuláris növénybiológia (bb1n1634)
- B.Sc. (választható)
Elődók:
- Rácz Ilona Ph.D.
- Rudnóy Szabolcs Ph.D
- Tamás László Ph.D.
- A növényi genom szerveződése (3x3x45 perc) Genom szerveződés diasor
- A növényi genom módosítása (1x3x45 perc)
A tantárgy célja, célkitűzései: A növénybiológia molekuláris biológiai vetületeinek megismertetése, az alapismeretek és a legfrissebb tudományos eredmények feldolgozásával.
A tantárgy tartalma: A növényi sejtmagi és organelláris genomok; röviden a transzgenikus növényekről; a replikáció és a transzkripció folyamatainak áttekintése a növényi sajátosságok kiemelésével; a növényi RNS-ek típusai, biogenezise, érése és funkciói; a növényi fehérjeszintézis jellegzetességei; a növényi fehérjék anyagcseréjének főbb lépései; az egyedfejlődés kezdeti (embrió- és magfejlődés, csírázás), vegetatív és reproduktív szakaszainak tárgyalása, a szabályozási lépések bemutatásával.
Tankönyv, jegyzet:
- saját órai jegyzet"A növényi anyagcsere élettana"
- (e-tankönyv: http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/ANovenyiAnyagcsere/book.pdf)
- aktuális összefoglalók, cikkek
Növényi molekuláris biológia (bb2n1n06)
- M.Sc. (választható)
Előadók:
- Rácz Ilona Ph.D.
- Tamás László Ph.D.
- Rudnóy Szabolcs Ph.D.
- Parádi István Ph.D.
Növényi transzformáció és a transzgénikus növények (bb2n1n11)
heti 2x45 perc
- Ph.D. (választható)
- M.Sc. (szakirányon kötelező)
- B.Sc. (választható)
A növényi transzformációs technikák általános és speciális lépéseinek részletes ismertetése. A transzformációs kazetta egyes alkotórészeinek bemutatása. A transzgénikus növények alkalmazási területeinek áttekintése példákon keresztül.
1. diasor
2. diasor
3. diasor
4. diasor
5. diasor
6. diasor
7. diasor
8. diasor
gene targeting (Éva Csaba)
PCR technikák a növényi molekuláris biológiában I. (bb2n41n31)
heti 2x45 perc
- Ph.D. (választható)
- M.Sc. (választható)
- B.Sc. (választható)
A modern biotechnológiai módszerek egyik alappillérének, a PCR technikának ismertetése. Az egyszerű lépésektől kiindulva a növényi molekuláris biológiai kutatásokban való alkalmazásig. Az elméleti megalapozáson túl a gyakorlati alkalmazás során követendő problémamegoldás részleteire is kitérünk.
qPCR (Tóth Gábor)
Magfehérjék kémiája genetikája és élettana (bb2n1n27)
heti 2x45 perc
- M.Sc. (választható)
- B.Sc. (választható)
A növényi magvakban található fehérjék táplálkozástani, élettani és funkcionális (iparban alkalmazható) tulajdonságainak megismertetése. Komplex ismeretek átadása a fehérje kémiától a molekuláris biológián át a feldolgozási lehetőségekig egy különös fehérje csoportról
Kísérlettervezés a növényi molekuláris biológiában (bb2n1n26)
heti 2x45 perc
- M.Sc. (választható)
- B.Sc. (választható)
Olyan ismeretek átadása, melyek segítenek a kutatáshoz szükséges tervek elkészítésében, a kivitelezés során jelentkező döntési helyzetek megoldásában. Megbeszéljük a kutatási terv elkészítésének szempontjait, az egyes lépések kapcsolódását. Kitérünk a párhuzamosan végezhető kísérletek szervezésére. Vizsgáljuk a kutatás során jelentkező elágazási pontokban követhető döntési mechanizmusokat, a figyelembe veendő szempontokat. Mindezek segíthetnek később az önálló kutatási munkában
Gyakorlatok
PCR technikák a növényi molekuláris biológiában II. (bb2n4n12)
heti 2x45 perc
- B.Sc. (választható)
- M.Sc. (választható)
- Ph.D. (választható)
Az elméletben elsajátított ismeretek alkalmazása a laboratóriumban a molekuláris búzanemesítésből vett gyakorlati példákon keresztül. Kétfős csoportokban felügyelet alatt, de önállóan végzett laboratóriumi gyakorlatok, ahol az elrontott kísérlet megismételhető. A növényi DNS kinyerés módszertani nehézségeinek megismerése az első feladat. A tisztított DNS tisztaságának ellenőrzése után. A hallgatók olyan széles körben használt PCR módszereket próbálnak ki, mint az SNP PCR, az allél specifikus PCR, a nested PCR és a real-time PCR.
Növényélettani vizsgálómódszerek I. (bb2n4n01)
- B.Sc. (választható)
- M.Sc. (választható)
Növényélettani vizsgálómódszerek eBook
Növényi DNS kinyerés és PCR módszerének elsajátítása azoknak, akiknek nem volt alkalmuk közelebbről megismerkedni ezen módszerek gyakorlatával (1x4x45 perc)
Gélelektroforézis alkalmazása a növényélettanban (bb2n4n02)
- B.Sc. (választható)
- M.Sc. (választható)
- Ph.D. (választható)
Nukleinsav gélelektroforézis (agaróz és poliakrilamid), DNS gélből visszanyerés módszerének elsajátítása azoknak, akiknek nem volt alkalmuk közelebbről megismerkedni ezen módszerek elméletével és gyakorlatával. (2x4x45 perc)
Növénytranszformálás agrobaktériummal (bb1n9149)
A gyakorlatot jelenleg szüneteltetjük anyagi források hiányában.
2 félév 4 kredit/félév
A növényi molekuláris biológusok kétszikű modell növényét az Arabidopsis taliana genetikai állományát módosítjuk a jól ismert, nagy hatékonyságú, az Agrobacterium tumefaciens által közvetített módszerrel.
A gyakorlat során a bináris transzformációs kazetta összeállításának utolsó lépését végezzük el. A GUS enzimet kódoló uidA gént, mint transzgént szub-klónozzuk egy konstitutive promóterttartalmazó vektorba. A bináris vektorral transzformáluk az előzetesen preparált kompetens agrobaktériumba. A megfelelő antibiotikumot tartalmazó szilárd táptalajra szélesztett agrobaktérium kolóniákból ellenőrzünk hatot kolónia PCR módszerrel, hogy hordozzák-e az uidA gént. Kiválasztunk egyet, melynek segítségével transzformáljuk az arabidopsis növényt in planta módszerrel.
Az érett magok közül kiválasztjuk a transzgénikusokat, s a belőlük fejlődött növényeket DNS, RNS és fehérje szinten is vizsgáljuk.
T L C A TLC lab vezetője még kezdő korában találta magának a rövidítést. A fagyasztóba tett mintatartó edényeit meg kellett jelölnie, de nem akarta a túl egyszerű és kézenfekvő TL rövidítést használni. A hetvenes években még széles körben alkalmazott vékonyréteg kromatográfia (VRK) angol nevének rövidítése elég jó ötletnek látszott. Később kiderült, hogy még annál is jobb, mikor egy projekten dolgoztam feleségemmel (Cilivel) Ausztráliában. Azon túl, hogy mindkettőnk neve benne volt, más angol kifejezés rövidítését is rejtette, s ez a mai napig igaz kettőnk viszonyára. :)
A csoport 1999-ben indult, amikor visszatérve az ELTE-re beállított a laborba két barát. Az egyik alacsony (Zsolt), a másik egy magas (Misi) fiatalember, hogy ők bizony DNS-sel, fehérjével akarnak dolgozni és minden vágyuk, hogy molekuláris biológiai módszereket tanuljanak. Kezdetben a Canberrában végzett munkát folytatva búza tartalékfehérjék vizsgálatával kapcsolatos munkákat (fehérje szerkezet-funkció kutatás) végeztünk, majd elkezdtük a kint kialakított búza transzformálási módszerünk adaptálását is az északi féltekére. Ehhez nagyszerű segítséget kaptunk az MTA Mezőgazdasági Kutatóintézetének vezetőjétől és munkatársaitól, s a közös munkához sikerült pályázati támogatásokat is szerezni. Sok apró részsiker után megtörtént az áttörés, s itthon is elkészült az első transzgénikus búza növényünk. Magyarországon ez az első olyan transzgénikus búza, melynél a búzaszem minőségi tulajdonságainak megváltoztatása volt a cél. Segítségével tanulmányozhattuk vajon módosítható-e a búza endospermium fehérje összetétele úgy, hogy a belőle készült liszt táplálkozástani értéke javuljon és a dagasztás során keletkezett tészta reológiai tulajdonságai ne romoljanak.
Tovább...
A búza genetikai módosítása mellett GM rizs és árpa előállításával is foglalkoztunk, de a cél természetesen változott. Gödöllőn, az MBK-ban dolgozó Jenes Barnabással „csak” alkalmaztuk az általuk kidolgozott rizs transzformálási módszert, melyet endospermium specifikus promóterek tesztelésére és fejlesztésére használtunk. A promóter fejlesztésre alapozva belevágtunk olyan nemzetközi kutatási projektbe is, melynek célja ehető vakcina előállítása volt. Koreai kutatókkal közösen 3 olyan transzgénikus rizs vonalat állítottunk elő, melynek csak az endospermium szövetében termelődött a transzgénről átíródó fehérje.
A kezdeti kutatási témához a kapcsolatot a búza tartalékfehérje génnel transzformált rizs, pontosabban a lisztjével végzett vizsgálatok jelentik. Ez a munka széles hazai (BMGE, NAIK MBK, NAIK Rizstermesztési Kutatóintézet) és nemzetközi (Ausztrália, Nagy-Britannia, Japán) együttműködésben valósult meg és végezzük a mai napig. A rizst, mint modell növényt arra használjuk, hogy a búza tartalékfehérjék tulajdonságairól még többet tudjunk meg.
Ez a munka lehetőséget teremt a lisztfehérjék okozta allergiás kutatásokban való részvételre is, mely az MTA ATK kutatóival közösen folyik, de nem csak a GM rizs felhasználásával.
Mikor a génágyús (biolisztikus) technikát lassan elkezdte kiszorítani a gabonafélék transzformálásából
is az agrobaktériumra alapozott genom módosítás, figyelmünk az árpa felé fordult. Szegedi kollégák által izolált arabidopsis és alfalfa eredetű aldo-keto reduktáz gén hatását vizsgáltuk a búza egyfajta modell növényének számító árpában, különböző stressz körülmények között. (Transzgénikus árpát is mi állítottunk elő Magyarországon először.)
Hatékony árpa transzformálási módszerünkre alapozva vizsgáljuk annak lehetőségét miképpen lehet hideg kezeléssel eltávolítani a transzformáláshoz szükséges szelekciós markergént a GM növény genetikai állományából. Ezen módszer alkalmazásával lehetőségünk van például olyan vakcinát termelő transzgénikus növény létrehozására, mely csak abban különbözik a kontroll növénytől, hogy mindösszesen egyetlen plusz gént, az immunizálásra használt fehérje génjét tartalmazza. A korábbi promóteres munkák eredményeit alkalmazva úgy tudjuk irányítani az „idegen” fehérje termelését, hogy az csak a szemtermésben szintetizálódjon nagy mennyiségben és sehol máshol a növényben.
Az ilyen, géntechnológiai úton előállított növények alkalmazásának egyik lehetséges területe a gyógyszeripar (biopharmaceutical industry). Az ipar számára szükséges, az ipar által felhasználható, pl. rekombináns fehérjék nagymennyiségű szintézisére alkalmas, növényeket előállító tevékenységet Molecular Farming (Pharming, Biopharming)-nak nevezi az angol nyelvű irodalom.
A GM növények előállítása és vizsgálata nem az egyetlen tudományterület amivel foglalkozunk. Az ezredforduló után különösen felgyorsult a bioinformatika alkalmazása a kutatásban, mely az adatbankokban található, szinte követhetetlen sebességgel növekvő, szekvencia adatoknak köszönhető. A HMW és LMW glutenin alegységfehérje (HMW-GS, LMW-GS) promóter szekvenciák vizsgálatára alkalmazott ’in silico’ módszer bevezetésével létrejött a ’triumvirátus’ a csoportban. A korábbi ’in vivo’ (transzgénikus növényben végzett funkcionális) és ’in vitro’ (inkorporációs, tészta rekonstrukciós) kutatási lehetőségeink bővültek e módszer által.
Nemzetközi kapcsolataink jók és ígéretesek ugyan, de örömmel bővítjük, szélesítjük. Több ország (Ausztrália, Korea, Nagy-Britannia, Németország, Olaszország) több laboratóriumában is jártak a csoportból fiatal kutatók, diákok, és fogadtunk vendégeket (Brazília, Észtország, Franciaország, Korea, Svédország) is, hosszabb, rövidebb időre.
Nemzetközi és hazai konferenciákon rendszeresen bemutatjuk, hogy hol tartunk az éppen futó kutatási munkákban, s az eredményeket túlnyomó többségben nemzetközi folyóiratokban publikáljuk. A cikkek szerzői listáiban a csoport vezetőjével közösen szereplő kutatótársak és diákok száma meghaladja az ötvenet.
A csoportban természetesen nem csak a laboratóriumi munka, a kutatás fontos, hanem a jó emberi kapcsolatok kialakítása, ápolása is. Mindkét cél elérésére, egymás megismerésére rendszeresen szervezünk három és egynapos hétvégi kirándulásokat. Ezen kívül természetesen „sörözni” is eljárunk közösen, pl. a Kopaszi-gátra, mert ahogy egy nagy embertől tudjuk; „Aki nem tud lazítani, az feszülni sem tud!”
A labor hangulatáról talán nem nekem kell(ene) beszélnem, de azt gondolom, hogy jó, s a sok önálló kutató közösen is tud feszülni.