Useimmiten biologisilla kokeilla pyritään vastaamaan johonkin organismin rakennetta tai sen toimintaa koskevaan kysymykseen. Laskennallisia malleja käyttämällä pyritään samaan, mutta apuna käytettävät mittaukset on usein suunniteltava toisesta näkökulmasta.
–Tarkkojen ja ennustuskykyisten mallien kehittämiseksi vaaditaan kvantitatiivisia mittauksia kvalitatiivisten sijaan. Kun laskennallisten mallien käyttö otetaan huomioon jo kokeita suunniteltaessa, voidaan nämä vaatimukset täyttää ja saada uudenlaista tietoa biologisen systeemin toiminnasta, toteaa diplomi-insinööri Olli-Pekka Smolander. Hän on väitöskirjatyössään käyttänyt geenien ilmentymistä kuvaavaa stokastista mallia selittämään mittaustuloksista tehtyjä poikkeavia havaintoja. Näin on saatu uutta tietoa bakteerien geenien säätelystä.
Väitöskirjatyössään Smolander on ollut kehittämässä useita uusia geenien ilmentymistä kuvaavia molekyylitason malleja. Nämä mallit perustuvat biologisista järjestelmistä mitattuihin fysikaalisiin vakioihin, ja niiden oikeellisuus on todettu vertaamalla niitä useisiin mittaustuloksiin.
Ensimmäinen väitöskirjatyössä kehitetty malli kuvaa RNA-molekyylin tuotantoa ja siihen liittyviä ilmiöitä yksittäisen nukleotidin tasolla.
–Malli kuvaa realistisesti RNA-ketjun pidentymistä ja mallintaa erilaisia prosessin aikana tapahtuvia ilmiöitä, kuten transkription ennenaikaista päättymistä tai prosessin jumiutumista.
Toinen tutkittu malli yhdistää geenien ilmentymisen bioluminesenssin tuotantoon. Bioluminesenssi on yksi menetelmistä, jonka avulla geenien ilmentymistä tutkitaan elävissä soluissa mittaamalla valontuottoa. Väitöskirjatyössä on myös käytetty bioluminesoivia bakteereita tunnistamaan erilaisia antibiootteja ja laskennallisia menetelmiä luokittelemaan tunnistetut aineet.
Kolmannessa mallissa on tutkittu erään antibioottien vastustuskyvystä vastaavan tunnetun geeniverkon mukautumista erilaisiin ympäristöolosuhteisiin mutaatioiden avulla. Neljännessä mallissa on tutkittu hiivasolujen geeniverkon kykyä käsitellä ja välittää informaatiota. Geeniverkko on mallinnettu niin sanottujen Boolen verkkojen avulla perustuen geenisirumittauksiin.
–Biologisten järjestelmien informaation käsittelykyky on yksi tämän hetken mielenkiintoisimpia ja samalla haastavimpia kysymyksiä systeemibiologiassa. Pelkästään informaation määritteleminen biologisessa kontekstissa on haastavaa, Smolander sanoo.
Diplomi-insinööri Olli-Pekka Smolanderin laskennallisen systeemibiologian alaan kuuluva väitöskirja Studies on Regulatory Mechanisms of Stochastic Gene Expression and Gene Network Dynamics (”Tutkimuksia geenien ilmentymisen ja geeniverkkojen stokastisen dynamiikan säätelymekanismeista”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa torstaina 30.06.2010 kello 12.00 Tietotalon salissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere).
Vastaväittäjänä toimii filosofian tohtori Peter Martinsson (Itä-Suomen yliopisto, Neurobiologian laitos, Kuopio). Tilaisuutta valvoo professori Olli Yli-Harja TTY:n signaalinkäsittelyn laitokselta.
Olli-Pekka Smolander (30) on kotoisin Varkaudesta ja asuu nykyisin Lempäälässä. Hän työskentelee tutkijana Tampereen teknillisellä yliopistolla.
Lisätietoja: Olli-Pekka Smolander, puh. 050 353 5695, olli-pekka.smolander@tut.fi