Co se stane s geny po smrti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Některé buňky zůstávají aktivní několik dní nebo dokonce týdnů po smrti těla.

Jak byla tato otázka studována

Než se staneme sami sebou, než budeme mít mozek, naše buňky již aktivně pracují: dělí se, diferencují, tvoří „cihly“, které se pak složí do celého organismu. Ale ukázalo se, že nejen nás předvídají, ale také nás přežívají.

Všechno to začalo studiem thanatotranskriptomu: genů aktivně exprimovaných po smrti organismu genetikou Alexandra Pozhitkova. V roce 2009 se zavázal studovat RNA zebřiček po jejich smrti. Embrya těchto tropických ryb jsou průhledná a ideální pro pozorování, proto jsou chována v mnoha laboratořích. Pozhitkov dal ryby do ledové vody, což vedlo k jejich smrti, a poté je vrátil do akvária s obvyklou teplotou vody - 27, 7 ℃.

Během následujících čtyř dnů vytáhl z akvária několik ryb, zmrazil je v tekutém dusíku a studoval jejich messenger RNA (mRNA). Tyto vláknité molekuly se podílejí na syntéze proteinů. Každý řetězec mRNA je kopií kousku DNA. Poté Pozhitkov také zkoumal mRNA myší.

Společně s biochemikem Peterem Noblem analyzoval aktivitu mRNA po smrti a objevil překvapivý fakt. Jak u ryb, tak u myší se syntéza bílkovin podle očekávání snížila. Soudě podle množství mRNA je však proces transkripce (přenos genetické informace z DNA do RNA) zesílen asi u jednoho procenta genů.

Některé geny pokračovaly v práci i čtyři dny po smrti organismu.

Jiní vědci zkoumali vzorky lidské tkáně a objevili stovky genů, které zůstávají aktivní i po smrti. Například po čtyřech hodinách se zvýšila exprese (tedy přeměna dědičné informace na RNA nebo protein) genu EGR3, který stimuluje růst. Aktivita ostatních genů, včetně CXCL2, je kolísavá. Kóduje protein, který signalizuje bílým krvinkám, aby během infekce putovaly do místa zánětu.

Není to jen výsledek různých genových transkripcí, které jsou dokončeny různými rychlostmi, říká ředitel studie Pedro Ferreira. Nějaký druh procesu aktivně reguluje posmrtnou genovou expresi.

Po smrti organismu jako první umírají nejdůležitější, energeticky nejnáročnější buňky – neurony. Ale periferní buňky pokračují ve své práci dny nebo dokonce týdny, v závislosti na teplotě a stupni rozkladu těla. Výzkumníci uspěli v obnově buněk podobných fibroblastům z chlazené kozí kůže až do 41 dnů smrti zvířete, aby extrahovali živé buněčné kultury z uší koz 41 dní po smrti zvířete. Byli v pojivové tkáni. Tyto články nevyžadují mnoho energie a v běžné lednici vydržely 41 dní.

Na buněčné úrovni nezáleží na smrti organismu.

Dosud není známo, co přesně způsobuje posmrtnou genovou expresi. Po smrti totiž kyslík a živiny přestanou do buněk proudit. Nová studie Noble a Pozhitkova, Odlišné sekvenční vzory v aktivním posmrtném transkriptomu, může tuto otázku objasnit.

Pomocí původních dat z ryb a myší Noble zjistil, že mRNA, která byla aktivní po smrti, se lišila od ostatních mRNA v buňkách. Asi 99 % RNA transkriptů v buňkách je po smrti organismu rychle zničeno. Zbývající 1 % obsahuje určité nukleotidové sekvence, které se vážou na molekuly regulující mRNA po transkripci. To je pravděpodobně to, co podporuje posmrtnou genovou aktivitu.

Vědci se domnívají, že tento mechanismus je součástí buněčné reakce, když se tělo může zotavit z vážného zranění. Je možné, že se buňky ve smrtelných bolestech snaží „otevřít všechny ventily“, aby se mohly projevit určité geny. Například geny, které reagují na zánět.

Proč je to důležité

Pochopení mechanismů za posmrtnou genovou aktivitou ovlivní transplantace orgánů, genetický výzkum a forenzní vědu. Například Pedro Ferreira a jeho kolegové byli schopni přesně určit dobu smrti organismu, spoléhali pouze na posmrtné změny v genové expresi. To se může hodit při vyšetřování vražd.

V tomto experimentu však vědci věděli, že zkoumané tkáně patřily dárcům bez patologií a byly skladovány v ideálních podmínkách. V reálném životě může transkripci RNA ovlivnit mnoho faktorů, od nemocí v těle až po okolní teplotu a dobu, která uplynula před odběrem vzorků. Tato výzkumná metoda zatím není připravena pro použití v soudních řízeních.

Noble a Pozhitkov věří, že tyto objevy budou také užitečné při transplantacích orgánů.

Orgány dárců jsou nějakou dobu mimo tělo. Možná, že RNA v nich začne vysílat stejné signály jako v případě smrti. Podle Požitkova to může ovlivnit zdraví pacientů, kteří dostali nový orgán. Mají zvýšený výskyt rakoviny ve srovnání s běžnou populací. Možná není pointa v lécích potlačujících imunitní systém, které musí brát, ale v posmrtných procesech v transplantovaném orgánu. Přesná data zatím neexistují, ale vědci uvažují o uložení orgánů k transplantaci nikoli v chladu, ale na umělé podpoře života.