Kas nutinka genams po mirties

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Kai kurios ląstelės išlieka aktyvios kelias dienas ar net savaites po kūno mirties.

Kaip buvo tiriamas šis klausimas

Kol dar netampame savimi, kol dar neturime smegenų, mūsų ląstelės jau aktyviai dirba: dalijasi, diferencijuojasi, formuoja „plytas“, kurios vėliau susilankstys į vientisą organizmą. Bet paaiškėjo, kad jie ne tik nuspėja mus pačius, bet ir pergyvena mus.

Viskas prasidėjo nuo Thanatotranscriptome tyrimų: genai, aktyviai išreikšti po organizmo mirties, genetikos Aleksandro Požitkovo. 2009 m. jis ėmėsi tirti zebražuvių RNR po jų mirties. Šių atogrąžų žuvų embrionai yra skaidrūs ir idealiai tinka stebėjimui, todėl jie laikomi daugelyje laboratorijų. Požitkovas įmetė žuvis į ledinį vandenį, dėl kurio jos mirė, o tada grąžino jas į akvariumą su įprasta vandens temperatūra – 27,7 ℃.

Per kitas keturias dienas jis iš akvariumo išėmė kelias žuvis, užšaldė jas skystame azote ir ištyrė jų pasiuntinį RNR (mRNR). Šios gijinės molekulės dalyvauja baltymų sintezėje. Kiekviena mRNR grandinė yra DNR dalies kopija. Tada Požitkovas taip pat ištyrė pelių mRNR.

Kartu su biochemiku Peteriu Noble'u jis išanalizavo mRNR aktyvumą po mirties ir atrado stebinantį faktą. Ir žuvyse, ir pelėse baltymų sintezė sumažėjo, kaip ir tikėtasi. Tačiau, sprendžiant pagal mRNR kiekį, transkripcijos (genetinės informacijos perkėlimas iš DNR į RNR) procesas amplifikuojamas maždaug viename procente genų.

Kai kurie genai toliau veikė net keturias dienas po organizmo mirties.

Kiti mokslininkai ištyrė žmogaus audinių mėginius ir atrado šimtus genų, kurie išlieka aktyvūs po mirties. Pavyzdžiui, po keturių valandų padidėjo augimą skatinančio EGR3 geno ekspresija (tai yra paveldimos informacijos pavertimas RNR arba baltymu). Kitų genų, įskaitant CXCL2, aktyvumas svyruoja. Jis koduoja baltymą, kuris signalizuoja baltųjų kraujo kūnelių judėjimą į uždegimo vietą infekcijos metu.

Tai ne tik skirtingų genų transkripcijos, atliekamos skirtingu greičiu, rezultatas, sako tyrimo direktorius Pedro Ferreira. Kažkoks procesas aktyviai reguliuoja pomirtinę genų ekspresiją.

Po organizmo mirties pirmosios miršta svarbiausios, daugiausiai energijos sunaudojančios ląstelės – neuronai. Tačiau periferinės ląstelės ir toliau atlieka savo darbą dienas ar net savaites, priklausomai nuo temperatūros ir kūno skilimo laipsnio. Mokslininkams pavyko atgauti į fibroblastus panašias ląsteles iš šaldytuve laikomos ožkos odos iki 41 d., kai gyvūnas mirė, ir iš ožkų ausų išgauti gyvas ląstelių kultūras praėjus 41 dienai po gyvūno mirties. Jie buvo jungiamajame audinyje. Šios ląstelės nereikalauja daug energijos, o įprastame šaldytuve jos išgyveno 41 dieną.

Ląstelių lygmeniu organizmo mirtis neturi reikšmės.

Dar nėra žinoma, kas tiksliai sukelia pomirtinę genų ekspresiją. Iš tiesų, po mirties deguonis ir maistinės medžiagos nustoja tekėti į ląsteles. Naujas Noble ir Pozhitkov tyrimas „Skirtingi sekų modeliai aktyviame pomirtiniame transkripte“gali atskleisti šį klausimą.

Naudodamas originalius žuvų ir pelių duomenis, Noble nustatė, kad mRNR, kuri buvo aktyvi po mirties, skyrėsi nuo kitų ląstelių mRNR. Apie 99% RNR transkriptų ląstelėse greitai sunaikinami po organizmo mirties. Likusiame 1% yra tam tikrų nukleotidų sekos, kurios jungiasi prie molekulių, kurios po transkripcijos reguliuoja mRNR. Tikriausiai tai ir palaiko pomirtinį genų aktyvumą.

Mokslininkai mano, kad šis mechanizmas yra ląstelių atsako dalis, kai organizmas gali atsigauti po rimtų sužalojimų. Gali būti, kad mirties slogos ląstelės bando „atidaryti visus vožtuvus“, kad būtų galima išreikšti tam tikrus genus. Pavyzdžiui, į uždegimą reaguojantys genai.

Kodėl tai svarbu

Pomirtinio genų veiklos mechanizmų supratimas turės įtakos organų transplantacijai, genetiniams tyrimams ir teismo ekspertizei. Pavyzdžiui, Pedro Ferreira ir jo kolegos galėjo tiksliai nustatyti organizmo mirties laiką, remdamiesi tik pomirtiniais genų ekspresijos pokyčiais. Tai gali būti naudinga tiriant žmogžudystes.

Tačiau šiame eksperimente mokslininkai žinojo, kad tiriami audiniai priklauso donorams be patologijų ir buvo laikomi idealiomis sąlygomis. Realiame gyvenime daug veiksnių gali turėti įtakos RNR transkripcijai – nuo organizmo ligų iki aplinkos temperatūros ir laiko, praėjusio iki mėginių ėmimo. Kol kas šis tyrimo metodas nėra paruoštas naudoti teisminiuose procesuose.

Noble ir Požitkovas mano, kad šie atradimai taip pat bus naudingi atliekant organų transplantaciją.

Donorų organai kurį laiką yra už kūno ribų. Galbūt juose esanti RNR pradeda siųsti tokius pačius signalus kaip ir mirties atveju. Požitkovo teigimu, tai gali turėti įtakos pacientų, gavusių naują organą, sveikatai. Jie turi didesnį sergamumą vėžiu, palyginti su bendra populiacija. Galbūt esmė ne imuninę sistemą slopinančiuose vaistuose, kuriuos jie turi vartoti, o pomirtiniuose procesuose persodintame organe. Tikslių duomenų kol kas nėra, tačiau mokslininkai svarsto organus transplantacijai laikyti ne šaltyje, o dirbtinai palaikyti gyvybę.