Kas notiek ar gēniem pēc nāves

2024 Autors: Malcolm Clapton | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 04:04

Dažas šūnas paliek aktīvas vairākas dienas vai pat nedēļas pēc ķermeņa nāves.

Kā šis jautājums tika pētīts

Pirms mēs kļūstam par sevi, pirms mums ir smadzenes, mūsu šūnas jau aktīvi strādā: tās sadalās, diferencējas, veido "ķieģeļus", kas pēc tam tiks salocītas veselā organismā. Bet izrādījās, ka viņi ne tikai paredz mūs pašus, bet arī pārdzīvo mūs.

Viss sākās ar Thanatotranscriptome pētījumiem: gēnus, kurus pēc organisma nāves aktīvi izteica ģenētika Aleksandrs Požitkovs. 2009. gadā viņš apņēmās pētīt zebrazivju RNS pēc to nāves. Šo tropisko zivju embriji ir caurspīdīgi un ideāli piemēroti novērošanai, tāpēc tie tiek turēti daudzās laboratorijās. Požitkovs ievietoja zivis ledus ūdenī, kas izraisīja to nāvi, un pēc tam atgrieza tās akvārijā ar parasto ūdens temperatūru - 27, 7 ℃.

Nākamo četru dienu laikā viņš izņēma no akvārija vairākas zivis, sasaldēja tās šķidrā slāpeklī un pētīja to sūtņa RNS (mRNS). Šīs pavedienveida molekulas ir iesaistītas olbaltumvielu sintēzē. Katra mRNS virkne ir DNS gabala kopija. Tad Požitkovs arī pētīja peļu mRNS.

Kopā ar bioķīmiķi Pīteru Noblu viņš analizēja mRNS aktivitāti pēc nāves un atklāja pārsteidzošu faktu. Kā gaidīts, gan zivīm, gan pelēm olbaltumvielu sintēze samazinājās. Tomēr, spriežot pēc mRNS daudzuma, transkripcijas process (ģenētiskās informācijas pārnešana no DNS uz RNS) tiek pastiprināts aptuveni vienā procentā gēnu.

Daži gēni turpināja darboties pat četras dienas pēc organisma nāves.

Citi zinātnieki pārbaudīja cilvēka audu paraugus un atklāja simtiem gēnu, kas paliek aktīvi pēc nāves. Piemēram, pēc četrām stundām pieauga augšanu stimulējošā gēna EGR3 ekspresija (tas ir, iedzimtas informācijas pārvēršana RNS vai proteīnā). Citu gēnu, tostarp CXCL2, aktivitāte ir mainīga. Tas kodē proteīnu, kas infekcijas laikā dod signālu baltajām asins šūnām pārvietoties uz iekaisuma vietu.

Tas nav tikai dažādu gēnu transkripciju rezultāts, kas tiek pabeigts dažādos ātrumos, saka pētījuma vadītājs Pedro Ferreira. Kaut kāds process aktīvi regulē pēcnāves gēnu ekspresiju.

Pēc organisma nāves pirmās mirst svarīgākās, energoietilpīgākās šūnas – neironi. Bet perifērās šūnas turpina veikt savu darbu dienām vai pat nedēļām atkarībā no temperatūras un ķermeņa sadalīšanās pakāpes. Pētniekiem izdevās atgūt fibroblastiem līdzīgas šūnas no atdzesētas kazas ādas līdz pat 41 dienai pēc dzīvnieku nāves, lai 41 dienu pēc dzīvnieka nāves iegūtu dzīvu šūnu kultūras no kazu ausīm. Tie atradās saistaudos. Šīs šūnas neprasa daudz enerģijas, un parastā ledusskapī tās izdzīvoja 41 dienu.

Šūnu līmenī organisma nāvei nav nozīmes.

Vēl nav zināms, kas tieši izraisa pēcnāves gēnu ekspresiju. Patiešām, pēc nāves šūnās pārstāj ieplūst skābeklis un barības vielas. Jauns Noble un Pozhitkov pētījums “Atšķirīgi secību modeļi aktīvajā pēcnāves transkriptā” var izskaidrot šo jautājumu.

Izmantojot sākotnējos datus no zivīm un pelēm, Noble atklāja, ka mRNS, kas bija aktīva pēc nāves, atšķiras no citām mRNS šūnās. Apmēram 99% RNS transkriptu šūnās tiek ātri iznīcināti pēc organisma nāves. Atlikušais 1% satur noteiktas nukleotīdu sekvences, kas saistās ar molekulām, kas regulē mRNS pēc transkripcijas. Tas, iespējams, atbalsta pēcnāves gēnu darbību.

Zinātnieki uzskata, ka šis mehānisms ir daļa no šūnu reakcijas, kad organisms var atgūties no nopietna ievainojuma. Iespējams, ka šūnas nāves mokās cenšas "atvērt visus vārstus", lai varētu izpausties noteikti gēni. Piemēram, gēni, kas reaģē uz iekaisumu.

Kāpēc tas ir svarīgi

Izpratne par pēcnāves gēnu aktivitātes mehānismiem ietekmēs orgānu transplantāciju, ģenētisko izpēti un kriminālistikas. Piemēram, Pedro Fereira un viņa kolēģi spēja precīzi noteikt organisma nāves laiku, paļaujoties tikai uz gēnu ekspresijas pēcnāves izmaiņām. Tas var būt noderīgi, izmeklējot slepkavības.

Taču šajā eksperimentā zinātnieki zināja, ka pētāmie audi pieder donoriem bez patoloģijām un tika glabāti ideālos apstākļos. Reālajā dzīvē RNS transkripciju var ietekmēt daudzi faktori, sākot no ķermeņa slimībām un beidzot ar apkārtējās vides temperatūru un laiku, kas pagājis pirms paraugu ņemšanas. Pagaidām šī pētījuma metode nav gatava lietošanai tiesvedībā.

Noble un Požitkovs uzskata, ka šie atklājumi būs noderīgi arī orgānu transplantācijā.

Donoru orgāni kādu laiku atrodas ārpus ķermeņa. Varbūt tajās esošā RNS sāk sūtīt tādus pašus signālus kā nāves gadījumā. Pēc Požitkova teiktā, tas var ietekmēt to pacientu veselību, kuri saņēmuši jaunu orgānu. Viņiem ir palielināta vēža sastopamība salīdzinājumā ar vispārējo populāciju. Iespējams, jēga nav imūnsistēmu nomācošas zāles, kas viņiem jālieto, bet gan pēcnāves procesos transplantētajā orgānā. Precīzu datu vēl nav, taču pētnieki apsver iespēju transplantācijai paredzētos orgānus uzglabāt nevis aukstumā, bet gan uz mākslīgas dzīvības uzturēšanas.