Tietojenkäsittelytieteen väitöksessä etsitään syöpägeenien säätelijöitä
Tiedote 20.11.2007
Tietojenkäsittelytieteen laitos
Helsingin yliopisto
Kun ihmisen genomi saatiin vuosituhannen alussa sekvensoitua, eli ihmisen perimän rakenne oli löydetty ja eritelty, tiedemiehet yllättyivät ihmisen geenien pienestä määrästä. Ihmisellä on vain vähän enemmän geenejä kuin sukkulamadolla. Geenien lukumäärä ei siis pysty selittämään ihmisen ja sukkulamadon eroavaisuuksia, joten selitystä etsitään nyt geenien toiminnan eroista.
Monisoluisissa eliöissä geenien toiminta on säädelty hyvin tarkasti kohdistumaan vain tiettyyn ruumiinosaan ja kehitysvaiheeseen. Määrätyt proteiinit säätelevät geenejä sitoutumalla tiettyihin kohtiin DNA:ta. Näiden DNA:han sitoutumiskohtien löytäminen genomista on hyvin haastavaa.
Kimmo Palin kehitti tietojenkäsittelytieteen alan väitöstyössään laskennallisia menetelmiä, joilla voidaan paikantaa geenisäätelyyn liittyvien DNA:n proteiinien sitoutumiskohtia vertailemalla eri
nisäkkäiden genomeja. Esimerkiksi ihmisen ja hiiren genomeja vertailemalla on paikannettu DNA:sta pätkiä, jotka ovat olleet hiirien ja ihmisten viimeisessä yhteisessä esivanhemmassa noin 65 miljoonaa vuotta sitten, ja lisäksi vaikuttavat mahdollisilta proteiinien sitoutumiskohdilta. Tällaisia mahdollisia sitoutumiskohtia on ihmisen genomissa tuhansia, ja osan niistä on havaittu säätelevän lähellä sijaitsevan geenin toimintaa.
Syöpägeeni ei toimi kaikkialla kehossa
Syöpägeenien toiminta on usein kudosspesifiä. On löydetty DNA-elementtejä, jotka toimivat määrätyissä kudoksissa mutta toisaalla eivät. Tämä selittää, miksi tietyntyyppiset mutaatiot aiheuttavat syöpää juuri tietyissä kudoksissa.
Sonic hedgehog --niminen geeni säätelee ihmisen kehon symmetriaa. Erään tunnetun syöpägeenin lähistöltä on löydetty DNA-elementtejä, jotka aktivoituvat Sonic hedgehog --geenin toiminnasta. Mutaatio näissä saattaa aiheuttaa syöpää tai kehityshäiriöitä. Kun on löydetty kudosspesifi DNA-elementti, voitaisiin ehkä lääkitä siihen sitoutuvia proteiininosia ja siten torjua juuri kyseiseen kudokseen iskevää syöpää.
Sitoutumiskohtien etsimiseen ja analysointiin kehitettiin väitöstutkimuksessa menetelmä, jolla voidaan ennustaa geenijoukkojen säätelyproteiineja. Nykyaikaiset tehoseulontamenetelmät löytävät
nopeasti geenijoukkoja, joiden jonkin ominaisuuden säätelystä ollaan kiinnostuneita. Kehitetyllä menetelmällä voidaan helposti ennustaa esimerkiksi tiettyyn sairauteen liittyvien geenien säätelijä. Kun mahdollinen säätelijäproteiini tunnetaan, sitä vastaan voidaan kehittää lääke.
Väitöstutkimus tuotti proteiinien sitoutumiskohtien tilastolliseen analyysiin uuden mallin, jolla on laajemminkin käyttöä, kun vertaillaan läheistä sukua keskenään olevia sekvenssejä. Tutkimuksessa käytetyn datan määrä oli valtava. Kehitettyjen algoritmien oli pakko olla tehokkaita, mutta silti mallia piti ajaa peräti 25 tietokoneen muodostamassa klusterissa vuorokauden ajan.
Palin on tehnyt yhteistyötä molekyylilääketieteen parissa toimivan professori Jussi Taipaleen tutkimusryhmän kanssa. Tutkimuksen tulokset antavat uusia menetelmiä erityisesti yksilönkehityksen aikana säädeltyjen geenien analyysiin. Kehitettyjen menetelmien mahdolliset
lääketieteelliset sovellukset liittyvät esimerkiksi kudosspesifiin kasvun säätelyyn ja syöpägeenien kasvainspesifisyyteen. Nämä sovellukset pyrkivät selvittämään mm. syytä ihmisen suhteettoman suurille aivoille ja pienille lihaksille ja toisaalta pyrkivät avaamaan uusia lähestymistapoja esimerkiksi syövän diagnostiikkaan ja hoitoon.
FM Kimmo Palin puolustaa väitöskirjaansa Computational Methods for Locating and Analyzing Conserved Gene Regulatory DNA Elements (Laskennallisia menetelmiä säilyneiden geenisäätelyelementtien analyysiin ja paikallistamiseen DNA:sta) perjantaina 23.11.2007 klo 12
Helsingin yliopiston päärakennuksessa, auditorium XII, Unioninkatu 34. Vastaväittäjänä on professori Tapio Salakoski Turun yliopistosta ja kustoksena professori Esko Ukkonen.
Väitöskirja on julkaistu sarjassa Department of Computer Science, Series of Publications A. Elektroninen julkaisu ja väitöstiivistelmä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-4353-6
Väittelijän kuva löytyy sähköisessä muodossa osoitteesta http://kuvatus.helsinki.fi
käyttäjätunnus: väitöskuvat
salasana: jätetään tyhjäksi
kuvan tallentaminen: katso "käyttöohjeet" näkymän yläreunasta
Väittelijän yhteystiedot: 21.11. alkaen puh. 050 339 2372, kimmo.palin@helsinki.fi
------
Tietoja väittelijästä:
Palin (s. 1978) kirjoitti ylioppilaaksi Länsi-Porin lukiosta 1997. Palin valmistui maisteriksi Helsingin yliopistosta pääaineenaan tietojenkäsittelytiede vuonna 2003. Väittelijä työskentelee Helsingin yliopiston tietojenkäsittelytieteen laitoksella ja tekee yhteistyötä professori Jussi Taipaleen tutkimusryhmän kanssa, joka toimii lääketieteellisen systeemibiologian alalla.