Az elmosódott szerkezetű – angolul fuzzy, azaz bolyhos – fehérjekomplexek létezésére először Fuxreiter Mónika és Tompa Péter tettek javaslatot 2008-ban. A fuzzy komplexeket általában olyan fehérjék alkotják, amelyeknek nincs jól meghatározható háromdimenziós szerkezetük, és e szerkezeti sokszínűséget más fehérjékkel vagy nukleinsavakkal kölcsönhatásba lépve is megőrzik. Mint felfedezték, a „bolyhosság” fontos szerepet játszik a szövetekre jellemző fehérje-interakciós hálózatok kialakításában, és sajátos módon változik meg rákos sejtvonalakban. Az is kiderült, hogy a rákkeltő vírusfehérjék működéséhez elengedhetetlenek a fuzzy fehérjeszakaszok, amelyek lehetővé teszik több fehérje működésének együttes megzavarását.

 

Forrás: MTA-DE Fehérjedinamikai Kutatócsoport

Bolyhos fehérjék és a nem hagyományos logika

A fuzzy komplexek létezését számos kísérleti eredmény támasztotta alá, s ez lehetővé tette a jelenség mélyebb értelmezését és általános elméletté való fejlesztését. Az elmélet túlmutat a bolyhos komplexek világán, és arra mutat rá, hogy sztochasztikus (azaz véletlenszerű) összefüggés áll fent a fehérjék szekvenciája, szerkezete és működése között. E modellben mindhárom elem sokaságként fogható fel, amelyek között a fuzzy logika szabályai érvényesek.

A fuzzy logika arra szolgál, hogy pontatlan vagy bizonytalan információkat is lehessen kezelni matematikailag. Például egy fuzzy logikát használó számítógépes rendszerben nem csak két logikai érték létezik, az igen és a nem, vagy 1 és 0, be és ki, hanem közbülső értékek is. Így például a kissé igaz érték leírható 0,2-vel, a félig-meddig 0,5-tel, az elég igaz 0,7-tel, a szinte igaz 0,9-cel. Fuzzy logikán alapuló irányítási rendszerek megtalálhatók különböző robotok, gépek irányítási rendszereiben, mert így jobban tudják kezelni az emberi fogalmak „elmosódottságát”.

Fuxreiter Mónika és kollégái fehérjeelméletében a fuzzy logika segítségével lehet kezelni azt a helyzetet, hogy a fehérjeszerveződések létrejöttében számos körülmény és elem játszik közre. Az elmélet szerint például sejttípustól vagy stresszkörülményektől függően a fehérjék eltérő funkciókat tölthetnek be: a szerkezeti sokféleség, a fuzziness a környezethez való adaptáció alapjául szolgál.

Népszerű téma

A fehérjék szerkezeti sokféleségének jelentőségét ma már nemzetközileg elismerik. A magas impaktfaktorú publikációkon kívül több tucatnyi nemzetközi konferencia-előadás igazolja az a téma iránti érdeklődést.  Mindezt tovább erősíti, hogy az elmosódott szerkezetű fehérjék elmélete helyet kapott a Henry Stewart Talks 2017-es élettudományi előadásai között. Az elmosódott fehérjék elmélete az egyetlen Észak-Amerikán és Nyugat-Európán kívüli szerzőjű előadás a sorozatban. A fuzziness népszerűségét és a téma aktualitását mutatja, hogy az élettudományi előadások leglátogatottabb 5%-ába tartozik.

Fuxreiter Mónika az MTA Lendület programjának támogatásával a Debreceni Egyetem Biokémiai és Molekuláris Biológiai Intézetében dolgozik. Az általa vezetett MTA-DE Fehérjedinamikai Kutatócsoport jelenleg a fuzzy jelenség mennyiségi jellemzésével foglalkozik. Kidolgozás alatt áll egy előrejelzési módszer a fuzzy fehérheszakaszok azonosítására, és ily módon a sejtben lévő fehérjék dinamikus állapotának becslésére.