Vědci objevili genové 'zombie'. Některé z nich jsou aktivní i mnoho hodin po smrti

3. 7. 2016 - 18:12 | autor: Jan Toman | komentáře:

Vědci objevili genové 'zombie'. Některé z nich jsou aktivní i mnoho hodin po smrti
Ilustrační snímek | zdroj: ThinkStock

Molekulární biologové už stihli nakousnout nejrůznější aspekty fungování DNA. Dotkli se jejího přepisování, překládání do bílkovin a odlišného výkladu v tkáních klasických i méně obyčejných laboratorních organismů. Zkoumali a stále zkoumají i ty nejmenší genetické odlišnosti jednotlivých příslušníků druhu. Nezastavili se ani před změnami genové aktivity v čase nebo v závislosti na vnějších a vnitřních podmínkách organismu.

Databáze doslova přetékají genetickými daty nasbíranými přímo v přírodě. Jedna hranice ale dosud překročena nebyla – smrt. Biologové, stejně jako většina laiků, donedávna předpokládali, že buňky mrtvého organismu prostě pomalu ukončují svou činnost a aktivita genů vyznívá do ztracena.

Přelomový výzkum ale ukázal, že některé geny jsou pár hodin po smrti dokonce aktivnější než za života! Tato nečekaná vlastnost umírajících buněk přitom může mít dalekosáhlé praktické důsledky – mimo jiné v kriminalistice nebo transplantační medicíně.

Objev "genových zombie" se podařil týmu evropských a amerických biologů. Centrem jejich zájmu se nestali lidé, ale běžné laboratorní organismy – zebřička dánio pruhované a myš domácí. Všichni zkoumaní jedinci pocházeli z důsledně prokřížených linií, jejichž jedinci se z genetického hlediska téměř neliší. Jinak by podobný výzkum ani provést nešlo. Výzkumníci se totiž nezajímali o individuální rozdíly v genové regulaci, ale její obecné změny po smrti organismu.

Některé zebřičky výzkumníci ponechali v akváriu pro kontrolu, zatímco ostatní bleskově zmrazili. Následně je nechali roztát a v příslušných časových intervalech z nich odebírali vzorky pro molekulárně-biologickou analýzu intenzity přepisování genů.

"Nejčerstvější" údaje pocházely z buněk odebraných jen čtvrt hodiny po rybím skonu, ty nejpokročilejší z vzorků odebraných až 96 hodin po smrti. Obdobně vědci postupovali i s hlodavci. Myši taktéž šetrně usmrtili a vzorky z nich odebírali v časových intervalech od 30 minut po 96 hodin od jejich skonu. Na rozdíl od drobných rybek však u myší studovali odděleně buňky mozku a jaterní tkáň.

Překvapení na sebe nenechalo dlouho čekat. Vědci sami přiznali, že původně očekávali vývoj podobný situaci, když autu dojde benzín. Ještě chvilku jede na volnoběh, válce se pohybují nahoru a dolů, ale vůz se pomalu nevratně zpomaluje. Nakonec úplně zastaví – veškeré životní funkce ustanou. Místo toho se ale ukázalo, že je genetická informace neobyčejně aktivní i mnoho hodin po smrti. Nejrůznější geny se čile dál přepisovaly do RNA.

Množství přepisovaných genů a intenzita přepisování u zebřičky výrazněji klesly až 12 hodin po smrti. V myším mozku se první hodinu po smrti tato míra dokonce zvyšovala a výrazněji klesla až po 12-24 hodinách. Jen myší játra v tomto ohledu dostála původním očekáváním, byť i v nich množství přepisovaných genů a intenzita jejich přepisování klesaly velmi pomalu.

Následně se vědci zaměřili na konkrétní geny, které se po smrti přepisovaly do RNA výrazně vyšší rychlostí než u živých jedinců. Těch bylo obrovské množství. Nalezli mezi nimi jak geny kódující bílkoviny, tak nejrůznější regulační a další sekvence. Intenzita posmrtné aktivity jednotlivých genů byla u rybek a myší různá a navíc se měnila s časem od úmrtí. Posmrtná aktivita každého genu nebo skupiny genů navíc měla typický průběh, který se lišil od ostatních. Námitku, že se jedná jen o chyby měření, tak bylo možné s téměř absolutní jistotou zamítnout.

Geny, které byly po smrti aktivnější než za života, nejčastěji patřily do drah zodpovědných za reakci na stres, obranyschopnost, zánětlivé reakce, řízenou buněčnou smrt, transport látek, zárodečný vývoj, regulaci genové aktivity a rakovinné bujení. Zvýšená aktivita některých z nich je celkem očekávatelná – výrazným stresovým faktorem buněk je například nedostatek kyslíku po smrti. Počínající rozklad tkání zase může spustit zánětlivé reakce, přičemž jiné dráhy se je bez celkové organizace slepě snaží zastavit.

Automatická imunitní reakce zase může vést svůj poslední boj proti pronikajícím mikroorganismům. Genová aktivita spojená s rakovinným bujením zřejmě souvisí se zhroucením celkové organizace buněčných činností, přičemž automatická aktivita genů spojených s buněčnou smrtí se ji snaží zastavit.

Geny spojené s transportem látek se zase zoufale snaží obnovit dodávky živin a kyslíku. Daleko překvapivější je aktivita genů spojených s vývojem. Ty se ovšem zřejmě spouštějí omylem, když po smrti pomalu odpadají různé mechanismy, které je za života jedince držely vypnuté. Odrazem tohoto rozkladu je i nestandardní aktivita regulačních genů.

A na co že jsou podobné "frankensteinovské" pokusy dobré? Jednak nám umožňují sledovat nečekané jevy nastávající při rozkladu komplexních systémů. Pozorované úkazy, například různé typy neregulovaných zpětných vazeb, přitom mohou sehrát velkou roli při výzkumu v jiných oblastech. Kdo by čekal, že auto, kterému dojde benzín, po pár hodinách najednou zapne světla a spustí stěrače? Přitom je to docela blízká obdoba pozorované genové aktivity mrtvých organismů.

Výzkum ale má i velmi důležité praktické důsledky. Není například jasné, za jak velkou část orgánů odmítnutých při transplantaci může imunitní nekompatibilita dárce a příjemce, a za jak velkou část nevhodný stav orgánu. Popisovaný výzkum přitom ukázal, že se stav orgánu po smrti velmi dynamicky a nejednosměrně mění.

V neposlední řadě nabízí metoda dosud nevídané možnosti kriminalistům. Podle průběhu posmrtné aktivity různých genů a jejich skupin lze totiž velmi přesně určit čas od úmrtí. Těch několik pokusných rybek a myší tak rozhodně nezemřelo nadarmo.

Zdroj:  Pozhitkov AE, Neme R, Domazet-Loso T, Leroux B, Soni S, Tautz D & Noble, PA (2016): Thanatotranscriptome: genes actively expressed after organismal death. bioRxiv.; Hunter MC, Pozhitkov A & Noble PA (2016): Accurate Predictions of Postmortem Interval Using Linear Regression Analyses of Gene Meter Expression Data. bioRxiv.

Zdroje:
Vlastní

Nejnovější články