Mitä tapahtuu geeneille kuoleman jälkeen

2024 Kirjoittaja: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 03:55

Jotkut solut pysyvät aktiivisina päiviä tai jopa viikkoja kehon kuoleman jälkeen.

Miten tätä kysymystä tutkittiin

Ennen kuin meistä tulee oma itsemme, ennen kuin meillä on aivot, solumme toimivat jo aktiivisesti: ne jakautuvat, erilaistuvat, muodostavat "tiiliä", jotka sitten laskostuvat kokonaiseksi organismiksi. Mutta kävi ilmi, että he eivät vain ennakoi itseämme, vaan myös ylittävät meidät.

Kaikki alkoi Thanatotranscriptome-tutkimuksista: geenejä ekspressoi aktiivisesti organismin kuoleman jälkeen genetiikka Alexander Pozhitkovin toimesta. Vuonna 2009 hän sitoutui tutkimaan seeprakalojen RNA:ta niiden kuoleman jälkeen. Näiden trooppisten kalojen alkiot ovat läpinäkyviä ja ihanteellisia havainnointiin, minkä vuoksi niitä säilytetään monissa laboratorioissa. Pozhitkov laittoi kalat jääveteen, mikä johti niiden kuolemaan, ja palautti ne sitten akvaarioon tavanomaisella veden lämpötilalla - 27, 7 ℃.

Seuraavien neljän päivän aikana hän otti useita kaloja akvaariosta, jäädytti ne nestetypessä ja tutki niiden lähetti-RNA:ta (mRNA). Nämä rihmamaiset molekyylit osallistuvat proteiinien synteesiin. Jokainen mRNA-juoste on kopio DNA-palasta. Sitten Pozhitkov tutki myös hiirten mRNA:ta.

Yhdessä biokemisti Peter Noblen kanssa hän analysoi mRNA:n aktiivisuutta kuoleman jälkeen ja löysi yllättävän tosiasian. Sekä kaloissa että hiirissä proteiinisynteesi heikkeni odotetusti. Kuitenkin mRNA:n määrästä päätellen transkriptioprosessi (geneettisen tiedon siirtyminen DNA:sta RNA:han) monistuu noin prosentissa geeneistä.

Jotkut geenit jatkoivat toimintaansa jopa neljä päivää organismin kuoleman jälkeen.

Muut tutkijat tutkivat ihmiskudosnäytteitä ja löysivät satoja geenejä, jotka pysyvät aktiivisina kuoleman jälkeen. Esimerkiksi neljän tunnin kuluttua kasvua stimuloivan EGR3-geenin ilmentyminen (eli perinnöllisen tiedon muuntaminen RNA:ksi tai proteiiniksi) lisääntyi. Muiden geenien aktiivisuus vaihtelee, mukaan lukien CXCL2. Se koodaa proteiinia, joka signaloi valkosolujen kulkevan tulehduskohtaan infektion aikana.

Tämä ei ole vain seurausta eri geenitranskriptioiden valmistumisesta eri nopeudella, sanoo tutkimuksen johtaja Pedro Ferreira. Jonkinlainen prosessi säätelee aktiivisesti postuumia geeniekspressiota.

Organismin kuoleman jälkeen ensimmäisinä kuolevat tärkeimmät, eniten energiaa kuluttavat solut - neuronit. Mutta ääreissolut jatkavat työnsä tekemistä päivien tai jopa viikkojen ajan riippuen lämpötilasta ja kehon hajoamisasteesta. Tutkijat onnistuivat ottamaan eläviä soluviljelmiä vuohen korvista 41 päivää eläimen kuoleman jälkeen. Ne olivat sidekudoksessa. Nämä solut eivät vaadi paljon energiaa, ja ne selvisivät 41 päivää tavallisessa jääkaapissa.

Solutasolla organismin kuolemalla ei ole väliä.

Vielä ei tiedetä, mikä tarkalleen aiheuttaa postuumia geeniekspressiota. Todellakin, kuoleman jälkeen happi ja ravinteet lakkaavat virtaamasta soluihin. Noblen ja Pozhitkovin uusi tutkimus, Distinct sekvenssimallit aktiivisessa postmortem-transkriptomissa, saattaa valaista tätä kysymystä.

Käyttämällä alkuperäisiä tietoja kaloista ja hiiristä Noble havaitsi, että mRNA, joka oli aktiivinen kuoleman jälkeen, oli erilainen kuin muu solujen mRNA. Noin 99 % solujen RNA-transkripteistä tuhoutuu nopeasti organismin kuoleman jälkeen. Loput 1 % sisältää tiettyjä nukleotidisekvenssejä, jotka sitoutuvat molekyyleihin, jotka säätelevät mRNA:ta transkription jälkeen. Tämä luultavasti tukee postuumia geenien toimintaa.

Tutkijat uskovat, että tämä mekanismi on osa solujen vastetta, kun keho voi toipua vakavasta vammasta. On mahdollista, että kuolemantuulissa olevat solut yrittävät "avaa kaikki venttiilit", jotta tietyt geenit voidaan ilmentää. Esimerkiksi geenit, jotka reagoivat tulehdukseen.

Miksi se on tärkeää

Kuolemanjälkeisen geenitoiminnan taustalla olevien mekanismien ymmärtäminen vaikuttaa elinsiirtoihin, geenitutkimukseen ja oikeuslääketieteen tutkimuksiin. Esimerkiksi Pedro Ferreira ja hänen kollegansa pystyivät määrittämään tarkasti organismin kuolinajan luottaen vain postuumiin tapahtuviin muutoksiin geeniekspressiossa. Tästä voi olla hyötyä murhia tutkittaessa.

Tässä kokeessa tutkijat tiesivät kuitenkin, että tutkittavat kudokset kuuluivat luovuttajille, joilla ei ollut patologioita ja että niitä säilytettiin ihanteellisissa olosuhteissa. Todellisessa elämässä monet tekijät voivat vaikuttaa RNA:n transkriptioon kehon sairauksista ympäristön lämpötilaan ja näytteenottoon kuluneeseen aikaan. Tämä tutkimusmenetelmä ei toistaiseksi ole valmis käytettäväksi oikeudenkäynneissä.

Noble ja Pozhitkov uskovat, että näistä löydöistä on hyötyä myös elinsiirroissa.

Luovuttajien elimet ovat kehon ulkopuolella jonkin aikaa. Ehkä niissä oleva RNA alkaa lähettää samoja signaaleja kuin kuoleman tapauksessa. Pozhitkovin mukaan tämä voi vaikuttaa uuden elimen saaneiden potilaiden terveyteen. Heillä on lisääntynyt syövän ilmaantuvuus yleiseen väestöön verrattuna. Ehkä pointti ei ole immuunijärjestelmää heikentävissä lääkkeissä, joita heidän on otettava, vaan siirretyn elimen kuolemanjälkeisissä prosesseissa. Tarkkaa tietoa ei vielä ole, mutta tutkijat harkitsevat elinten säilyttämistä siirtoa varten ei kylmässä, vaan keinotekoisella elämän ylläpitämisellä.