Co dzieje się z genami po śmierci

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 04:07

Niektóre komórki pozostają aktywne przez kilka dni lub nawet tygodni po śmierci organizmu.

Jak badano to pytanie

Zanim staniemy się sobą, zanim będziemy mieli mózg, nasze komórki już aktywnie działają: dzielą się, różnicują, tworzą „cegiełki”, które następnie zostaną złożone w cały organizm. Okazało się jednak, że nie tylko nas wyprzedzają, ale i nas przeżywają.

Wszystko zaczęło się od badań nad tanatotranskryptomem: genami aktywnie eksprymowanymi po śmierci organizmu przez genetykę Aleksandra Pożitkowa. W 2009 roku podjął się badania RNA danio pręgowanego po ich śmierci. Zarodki tych tropikalnych ryb są przezroczyste i idealne do obserwacji, dlatego trzymane są w wielu laboratoriach. Pozhitkov umieścił ryby w lodowatej wodzie, co doprowadziło do ich śmierci, a następnie przywrócił je do akwarium z ich zwykłą temperaturą wody - 27, 7 ℃.

W ciągu następnych czterech dni wyjął kilka ryb z akwarium, zamroził je w ciekłym azocie i zbadał ich informacyjny RNA (mRNA). Te nitkowate cząsteczki biorą udział w syntezie białek. Każda nić mRNA jest kopią fragmentu DNA. Następnie Pozhitkov zbadał również mRNA myszy.

Wraz z biochemikiem Peterem Noblem przeanalizował aktywność mRNA po śmierci i odkrył zaskakujący fakt. Zgodnie z oczekiwaniami, zarówno u ryb, jak i myszy, synteza białek spadła. Jednak sądząc po ilości mRNA, proces transkrypcji (przekazywania informacji genetycznej z DNA do RNA) jest wzmacniany w około jednym procencie genów.

Niektóre geny działały nawet cztery dni po śmierci organizmu.

Inni naukowcy zbadali próbki tkanek ludzkich i odkryli setki genów, które pozostają aktywne po śmierci. Na przykład po czterech godzinach ekspresja (czyli konwersja informacji dziedzicznej na RNA lub białko) genu EGR3, który stymuluje wzrost, wzrosła. Aktywność innych genów jest zmienna, w tym CXCL2. Koduje białko, które sygnalizuje białym krwinkom podróż do miejsca zapalenia podczas infekcji.

To nie tylko wynik transkrypcji różnych genów w różnym tempie, mówi kierownik badania Pedro Ferreira. Jakiś proces aktywnie reguluje pośmiertną ekspresję genów.

Po śmierci organizmu jako pierwsze umierają najważniejsze, najbardziej energochłonne komórki - neurony. Ale komórki obwodowe wykonują swoją pracę przez wiele dni, a nawet tygodni, w zależności od temperatury i stopnia rozkładu organizmu. Naukowcom udało się odzyskać komórki podobne do fibroblastów z chłodzonej skóry kozy do 41 dni od śmierci zwierzęcia, aby wyekstrahować żywe kultury komórkowe z uszu kóz 41 dni po śmierci zwierzęcia. Były w tkance łącznej. Komórki te nie wymagają dużej ilości energii, a w zwykłej lodówce przetrwały 41 dni.

Na poziomie komórkowym śmierć organizmu nie ma znaczenia.

Nie wiadomo jeszcze, co dokładnie powoduje pośmiertną ekspresję genów. Rzeczywiście, po śmierci tlen i składniki odżywcze przestają napływać do komórek. Nowe badanie przeprowadzone przez Noble'a i Pozhitkova, Odrębne wzorce sekwencji w aktywnym transkryptomie pośmiertnym, może rzucić światło na to pytanie.

Korzystając z oryginalnych danych z ryb i myszy, Noble odkrył, że mRNA, które było aktywne po śmierci, różniło się od innych mRNA w komórkach. Około 99% transkryptów RNA w komórkach ulega szybkiemu zniszczeniu po śmierci organizmu. Pozostały 1% zawiera pewne sekwencje nukleotydowe, które wiążą się z cząsteczkami regulującymi mRNA po transkrypcji. To prawdopodobnie wspiera pośmiertną aktywność genów.

Naukowcy uważają, że ten mechanizm jest częścią odpowiedzi komórkowej, kiedy organizm może wyzdrowieć po poważnym urazie. Możliwe, że komórki w agonii próbują „otworzyć wszystkie zastawki”, aby można było dokonać ekspresji pewnych genów. Na przykład geny reagujące na stan zapalny.

Dlaczego to jest ważne

Zrozumienie mechanizmów kryjących się za pośmiertną aktywnością genów wpłynie na przeszczepy narządów, badania genetyczne i kryminalistykę. Na przykład Pedro Ferreira i jego współpracownicy byli w stanie dokładnie określić czas śmierci organizmu, opierając się jedynie na pośmiertnych zmianach w ekspresji genów. Może się to przydać podczas śledztwa w sprawie morderstw.

Jednak w tym eksperymencie naukowcy wiedzieli, że badane tkanki należą do dawców bez patologii i są przechowywane w idealnych warunkach. W prawdziwym życiu na transkrypcję RNA może wpływać wiele czynników, od chorób w organizmie po temperaturę otoczenia i czas, jaki upłynął przed pobraniem próbki. Jak dotąd ta metoda badawcza nie jest gotowa do wykorzystania w postępowaniu sądowym.

Noble i Pozhitkov uważają, że odkrycia te przydadzą się również przy przeszczepianiu narządów.

Narządy dawców są przez jakiś czas poza ciałem. Być może RNA w nich zaczyna wysyłać te same sygnały, co w przypadku śmierci. Według Pozhitkova może to wpłynąć na zdrowie pacjentów, którzy otrzymali nowy narząd. Mają zwiększoną zachorowalność na raka w porównaniu z ogólną populacją. Być może nie chodzi o leki hamujące układ odpornościowy, które muszą przyjmować, ale o procesy pośmiertne w przeszczepionym narządzie. Nie ma jeszcze dokładnych danych, ale naukowcy rozważają przechowywanie narządów do przeszczepu nie na zimno, ale na sztucznym podtrzymaniu życia.