Mi történik a génekkel a halál után

2024 Szerző: Malcolm Clapton | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 03:59

Egyes sejtek még napokig vagy akár hetekig aktívak maradnak, miután a szervezet meghalt.

Hogyan tanulmányozták ezt a kérdést

Mielőtt önmagunkká válnánk, mielőtt agyunk lenne, sejtjeink már aktívan dolgoznak: osztódnak, differenciálódnak, "téglákat" képeznek, amelyek aztán egy egész szervezetté lesznek összehajtva. De kiderült, hogy nem csak előre látják magunkat, hanem túl is élnek minket.

Az egész a Thanatotranscriptome tanulmányozásával kezdődött: Alexander Pozhitkov genetika által a szervezet halála után aktívan kifejeződő gének. 2009-ben arra vállalkozott, hogy tanulmányozza a zebrahalak RNS-ét a haláluk után. E trópusi halak embriói átlátszóak és ideálisak megfigyelésre, ezért sok laboratóriumban tartják őket. Pozsitkov jeges vízbe tette a halakat, ami a halálukhoz vezetett, majd visszavitte őket az akváriumba a szokásos vízhőmérsékleten - 27, 7 ℃.

A következő négy nap során több halat kivett az akváriumból, folyékony nitrogénben lefagyasztotta, és a hírvivő RNS-t (mRNS) tanulmányozta. Ezek a fonalas molekulák részt vesznek a fehérjék szintézisében. Az mRNS minden szála egy DNS-darab másolata. Ezután Pozsitkov egerek mRNS-ét is megvizsgálta.

Peter Noble biokémikussal együtt elemezte az mRNS halál utáni aktivitását, és meglepő tényt fedezett fel. Mind a halakban, mind az egerekben a fehérjeszintézis a vártnak megfelelően csökkent. Az mRNS mennyiségéből ítélve azonban a transzkripció folyamata (a genetikai információ átvitele a DNS-ből az RNS-be) a gének körülbelül egy százalékában felerősödik.

Egyes gének még négy nappal a szervezet halála után is tovább működtek.

Más tudósok emberi szövetmintákat vizsgáltak, és több száz gént fedeztek fel, amelyek a halál után is aktívak maradnak. Például négy óra elteltével megnőtt a növekedést serkentő EGR3 gén expressziója (vagyis az örökletes információ RNS-vé vagy fehérjévé való átalakulása). Más gének aktivitása ingadozik, beleértve a CXCL2-t is. Olyan fehérjét kódol, amely jelzi a fehérvérsejteknek, hogy a fertőzés során a gyulladás helyére utazzanak.

Ez nem csak annak az eredménye, hogy a különböző géntranszkripciók különböző ütemben fejeződnek be, mondja Pedro Ferreira, a tanulmány igazgatója. Valamilyen folyamat aktívan szabályozza a posztumusz génexpressziót.

Egy szervezet halála után először a legfontosabb, leginkább energiaigényes sejtek - a neuronok - halnak meg. A perifériás sejtek azonban napokig vagy akár hetekig végzik munkájukat, a hőmérséklettől és a szervezet bomlási fokától függően. A kutatóknak sikerült a fibroblaszt-szerű sejtek visszanyerése a hűtött kecskebőrből 41 napos állatpusztulásig, hogy élő sejttenyészeteket vonjanak ki a kecskefülekből 41 nappal az állatpusztulás után. A kötőszövetben voltak. Ezek a sejtek nem igényelnek sok energiát, és normál hűtőszekrényben 41 napig bírták.

Sejtszinten egy szervezet halála nem számít.

Egyelőre nem ismert, hogy pontosan mi okozza a posztumusz génexpressziót. Valójában a halál után az oxigén és a tápanyagok nem áramlanak a sejtekbe. Noble és Pozhitkov új tanulmánya, a Különleges szekvencia minták az aktív posztmortem transzkriptomban, rávilágíthat erre a kérdésre.

A halak és egerek eredeti adatait felhasználva Noble azt találta, hogy a halál után aktív mRNS különbözik a sejtekben lévő többi mRNS-től. A sejtekben található RNS-transzkriptumok körülbelül 99%-a gyorsan elpusztul a szervezet halála után. A fennmaradó 1% bizonyos nukleotidszekvenciákat tartalmaz, amelyek a transzkripció után az mRNS-t szabályozó molekulákhoz kötődnek. Valószínűleg ez támogatja a posztumusz génaktivitást.

A tudósok úgy vélik, hogy ez a mechanizmus a sejtválasz része, amikor a szervezet felépül a súlyos sérülésekből. Lehetséges, hogy a haláltusában lévő sejtek megpróbálják "kinyitni az összes szelepet", hogy bizonyos gének kifejeződhessenek. Például a gyulladásra reagáló gének.

Miért fontos

A posztmortem génaktivitás mögött meghúzódó mechanizmusok megértése hatással lesz a szervátültetésekre, a genetikai kutatásra és a törvényszéki szakértőkre. Pedro Ferreira és munkatársai például képesek voltak pontosan meghatározni egy szervezet halálának idejét, csak a génexpresszió posztumusz változásaira támaszkodva. Ez hasznos lehet a gyilkosságok nyomozása során.

Ebben a kísérletben azonban a tudósok tudták, hogy a vizsgált szövetek patológiás donorokhoz tartoznak, és ideális körülmények között tárolták őket. A való életben számos tényező befolyásolhatja az RNS-transzkripciót, a szervezetben fellépő betegségektől a környezeti hőmérsékletig és a mintavétel előtt eltelt időig. Ez a kutatási módszer egyelőre nem áll készen a jogi eljárásokban való használatra.

Noble és Pozsitkov úgy gondolja, hogy ezek a felfedezések a szervátültetéseknél is hasznosak lesznek.

A donorok szervei egy ideig a testen kívül vannak. Talán a bennük lévő RNS ugyanazokat a jeleket kezdi küldeni, mint a halál esetén. Pozsitkov szerint ez hatással lehet azoknak a betegeknek az egészségére, akik új szervet kaptak. Náluk nagyobb a rákos megbetegedések előfordulása az általános népességhez képest. Talán nem az immunrendszert elnyomó gyógyszerekben van a lényeg, amit be kell szedniük, hanem az átültetett szervben zajló posztmortem folyamatokban. Pontos adatok még nincsenek, de a kutatók azt fontolgatják, hogy nem hidegben, hanem mesterséges életfenntartáson tárolják az átültetésre szánt szerveket.