Wat gebeurt er met genen na de dood?

2024 Auteur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 04:06

Sommige cellen blijven nog dagen of zelfs weken actief nadat het lichaam is overleden.

Hoe deze vraag werd bestudeerd

Voordat we onszelf worden, voordat we hersenen hebben, zijn onze cellen al actief aan het werk: ze delen, differentiëren, vormen "stenen", die vervolgens worden opgevouwen tot een heel organisme. Maar het bleek dat ze niet alleen op onszelf anticiperen, maar ons ook overleven.

Het begon allemaal met de studies van Thanatotranscriptome: genen die actief tot expressie worden gebracht na de dood van het organisme door genetica Alexander Pozhitkov. In 2009 begon hij het RNA van zebravissen na hun dood te bestuderen. De embryo's van deze tropische vissen zijn transparant en ideaal voor observatie, daarom worden ze in veel laboratoria bewaard. Pozhitkov legde de vissen in ijswater, wat tot hun dood leidde, en bracht ze vervolgens terug naar het aquarium met hun gebruikelijke watertemperatuur - 27, 7 ℃.

De volgende vier dagen haalde hij verschillende vissen uit het aquarium, vriesde ze in vloeibare stikstof in en bestudeerde hun boodschapper-RNA (mRNA). Deze filamenteuze moleculen zijn betrokken bij de synthese van eiwitten. Elke streng mRNA is een kopie van een stukje DNA. Vervolgens onderzocht Pozhitkov ook het mRNA van muizen.

Samen met biochemicus Peter Noble analyseerde hij de activiteit van mRNA na de dood en ontdekte een verrassend feit. Bij zowel vissen als muizen nam de eiwitsynthese af, zoals verwacht. Echter, te oordelen naar de hoeveelheid mRNA, wordt het proces van transcriptie (de overdracht van genetische informatie van DNA naar RNA) in ongeveer één procent van de genen versterkt.

Sommige genen bleven zelfs vier dagen na de dood van het organisme werken.

Andere wetenschappers onderzochten menselijke weefselmonsters en ontdekten honderden genen die na de dood actief blijven. Zo nam na vier uur de expressie (dat wil zeggen de omzetting van erfelijke informatie in RNA of eiwit) van het EGR3-gen, dat de groei stimuleert, toe. De activiteit van andere genen fluctueert, waaronder CXCL2. Het codeert voor een eiwit dat de witte bloedcellen signaleert om tijdens infectie naar de plaats van ontsteking te reizen.

Dit is niet alleen het resultaat van verschillende gentranscripties die met verschillende snelheden worden voltooid, zegt onderzoeksdirecteur Pedro Ferreira. Een soort proces reguleert actief postume genexpressie.

Na de dood van een organisme, zijn de eersten die sterven de belangrijkste, meest energie-intensieve cellen - neuronen. Maar perifere cellen blijven hun werk dagen of zelfs weken doen, afhankelijk van de temperatuur en de mate van ontbinding van het lichaam. Onderzoekers slaagden erin om fibroblastachtige cellen uit de gekoelde geitenhuid tot 41 dagen na de dood van dieren te herstellen om levende celculturen uit geitenoren te extraheren 41 dagen na de dood van het dier. Ze zaten in het bindweefsel. Deze cellen hebben niet veel energie nodig en overleefden 41 dagen in een gewone koelkast.

Op cellulair niveau doet de dood van een organisme er niet toe.

Wat postume genexpressie precies veroorzaakt, is nog niet bekend. Inderdaad, na de dood stoppen zuurstof en voedingsstoffen de cellen in te stromen. Een nieuwe studie van Noble en Pozhitkov, Distinct sequence patterns in the active postmortem transcriptoom, kan licht op deze vraag werpen.

Met behulp van originele gegevens van vissen en muizen ontdekte Noble dat het mRNA dat na de dood actief was, anders was dan ander mRNA in cellen. Ongeveer 99% van de RNA-transcripten in cellen worden snel vernietigd na de dood van het organisme. De resterende 1% bevat bepaalde nucleotidesequenties die na transcriptie binden aan moleculen die mRNA reguleren. Dit is waarschijnlijk wat de postume genactiviteit ondersteunt.

Wetenschappers geloven dat dit mechanisme deel uitmaakt van de cellulaire respons wanneer het lichaam kan herstellen van ernstig letsel. Het is mogelijk dat cellen in doodsstrijd proberen "alle kleppen te openen" zodat bepaalde genen tot expressie kunnen worden gebracht. Bijvoorbeeld genen die reageren op ontstekingen.

Waarom is het belangrijk

Het begrijpen van de mechanismen achter postmortale genactiviteit zal van invloed zijn op orgaantransplantaties, genetisch onderzoek en forensisch onderzoek. Pedro Ferreira en zijn collega's waren bijvoorbeeld in staat om het tijdstip van overlijden van een organisme nauwkeurig te bepalen, waarbij ze alleen vertrouwden op postume veranderingen in genexpressie. Dit kan handig zijn bij het onderzoeken van moorden.

In dit experiment wisten de wetenschappers echter dat de onderzochte weefsels toebehoorden aan donoren zonder pathologieën en onder ideale omstandigheden werden bewaard. In het echte leven kunnen veel factoren de RNA-transcriptie beïnvloeden, van ziekten in het lichaam tot omgevingstemperatuur en de tijd die verstrijkt voordat de bemonstering plaatsvindt. Deze onderzoeksmethode is tot nu toe nog niet klaar voor gebruik in juridische procedures.

Noble en Pozhitkov geloven dat deze ontdekkingen ook nuttig zullen zijn bij orgaantransplantaties.

De organen van donoren bevinden zich enige tijd buiten het lichaam. Misschien begint het RNA in hen dezelfde signalen te sturen als in het geval van overlijden. Volgens Pozhitkov kan dit gevolgen hebben voor de gezondheid van patiënten die een nieuw orgaan hebben gekregen. Ze hebben een verhoogde incidentie van kanker in vergelijking met de algemene bevolking. Misschien zit het punt niet in de medicijnen die het immuunsysteem dat ze moeten nemen onderdrukken, maar in de postmortale processen in het getransplanteerde orgaan. Er zijn nog geen exacte gegevens, maar onderzoekers overwegen om organen voor transplantatie niet in de kou op te slaan, maar op kunstmatige levensondersteuning.