Atklājumi.lv

Atklāts iepriekš nezināms apoptozes "slēdzis"

Pētnieku grupa no Kolorādo universitātes Boulderā (ASV) paziņojusi, ka tai izdevies atklāt iepriekš nezināmu programmētas šūnu nāves - apoptozes - "slēdzi". Raksts par atklājumu publicēts žurnāla "Science" 12. marta numurā.

Apoptoze jeb kontrolēta šūnas pašnāvība ir viens no svarīgākajiem dzīvības procesiem organismos. Tā ir tikpat dabīga kā mitoze un bez tās nebūtu iespējama nevienas dzīvas daudzšūnu būtnes pastāvēšana. Apoptoze ir vajadzīga gan formu veidošanās nodrošināšanai embrija attīstības gaitā, gan homeostāzes uzturēšanai organismā. Gadījumos, kad nelabvēlīgu procesu ietekmē apoptozes mehānisms pārstāj korekti darboties, kļūst iespējama audzēju veidošanās un autoimūno slimību attīstība. Šī iemesla dēļ apoptoze šodien ir viens no molekulāro biologu un citu radniecīgo disciplīnu visvairāk pētītajiem šūnu dzīvības procesiem. Vidēji vienā dienā pieauguša cilvēka organismā apoptozes ceļā iet bojā 50 līdz 70 miljardi savu laiku nokalpojušu vai defektīvu šūnu.

Apoptozi var izsaukt gan pozitīvu signālu trūkums, gan negatīvi signāli, kurus šūna saņem ar noteiktu molekulu starpniecību. Ir atklāti dažādi apoptozes mehānismi un, domājams, ne mazums tādu joprojām ir nezināmi. Lai arī apoptozes ierosinātāji var būt funkcionāli atšķirīgi, pats process vienmēr norit vienādi: šūnas izstiepjas; mitohondriji sadalās, izdalot citohromu; uz šūnu ārējās membrānas veidojas izaugumi; kodola DNS un olbaltumvielas fragmentējas, kodols sadalās. Galarezultātā visa šūna pa fragmentiem tiek iekapsulēta membrānā un tos kā barību izmanto citas šūnas.

Apoptozes tiešie izpildītāji ir kaspāzes, visās šūnās sākotnēji latentā stāvoklī esoši enzīmi, kuru aktivizētās formas sadala gabalos šūnas dzīvības procesiem nepieciešamos proteīnus. Tieši pētot vienu no kaspāzēm, Boulderas universitātes biologu grupa profesora Ding Xue vadībā atklāja tās apbrīnojamo iedarbību uz citu enzīmu - ribonukleāzi Dicer (DCR-1), kuras pamatuzdevums ir gēnus regulējošās siRNS izveidošana, atšķeļot aptuveni 20-25 nukleotīdus garus gabalus no dsRNS un miRNS priekšteča polimēra. Izrādījās, ka kaspāzei CED-3 sašķeļot DCR-1, otrā nevis iet bojā, kā tas notiek ar citiem proteīniem, bet pārtop no ribonukleāzes par dezoksiribonukleāzi, vienlaikus mainot savu uzdevumu - regulācijas vietā Dicer tagad sāk fragmentēt hromosomālo DNS. Varētu teikt, ka molekulārā līmenī tiek izspēlēta "Zvaigžņu karu" epizode, kurā Anakins Debesgājējs no kārtības un līdzsvara uzturētāja - džedaju bruņinieka pārtop par ļauno situ pavēlnieku - tumšo lordu Dārtu Veideru. Kā preses relīzē teica profesors Xue, "šis atklājums bija pilnīgi negaidīts." "Mēs esam pārliecināti," zinātnieks turpina, "ka izprotot šo mehānismu mēs atradīsim jaunu veidu kā kontrolēti ierosināt šūnas nāvi un tādā veidā panākt slimību izārstēšanu."

Būtiska pētījuma nianse ir tajā izmantotais modeļorganisms - aptuveni 1 mm garā nematode (apaļtārps) Caenorhabditis elegans. Lai arī C. elegans ir pierādījies kā noderīgs eksperimentu objekts šūnu pamatfunkciju izpētei un dažādos pētījumos to plaši izmanto jau kopš 1974.gada, tomēr tas ir un paliek visai primitīvs organisms, kura bioķīmija nav un nevar būt visos aspektos identiska ar augstāko dzīvnieku, tai skaitā cilvēka fizioloģiskajām norisēm. Galu galā tikai pusei no C. elegans gēniem ir zināmi funkcionāli analogi cilvēka genomā. To atzīst arī Xue, norādot, ka nākošais pētnieku solis būs cilvēka šūnu izpēte, pārbaudot vai tajās notiek tāda pati DCR-1 metamorfoze, kādu biologi novēroja C. elegans organismā. Ja tas patiešām pierādīsies, tad, manuprāt, Nobeļa prēmija Xue jau ir gandrīz rokā.

P.S.
Xue relīzē stāsta, ka, izslēdzot gēnu, kas C. elegans šūnās sintezē Dicer, tika ietekmēts apoptozes process - nenotika hromosomu fragmentācija. Tomēr šeit paliek neskaidrība, ko neizdevās noskaidrot, izmantojot brīvpieejas materiālus, un proti, vai apoptoze bez Dicer tika pārtraukta jeb turpinājās, tikai bez DNS sadalīšanas? Ja process pārtraucās, vai līdz pārtaukuma brīdim šūnā radītie bojājumi tika novērsti un tā turpināja savu dzīvi?

Attēls: C. elegans ar fluoriscentu krāsvielu iezīmētām šūnām. Avots: Wikimedia Commons.

Avots:
http://www.sciencemag.org

sk. arī:
http://www.colorado.edu

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.