چه اتفاقی برای ژن ها پس از مرگ می افتد

2024 نویسنده: Malcolm Clapton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 03:54

برخی از سلول ها برای روزها یا حتی هفته ها پس از مرگ بدن فعال می مانند.

چگونه این سوال مورد مطالعه قرار گرفت

قبل از اینکه خودمان شویم، قبل از اینکه مغز داشته باشیم، سلول‌های ما فعالانه کار می‌کنند: آنها تقسیم می‌شوند، تمایز می‌یابند، "آجر" را تشکیل می‌دهند، که سپس به یک ارگانیسم کامل تا می‌شود. اما معلوم شد که آنها نه تنها خودمان را پیش بینی می کنند، بلکه از ما نیز بیشتر می مانند.

همه چیز با مطالعات Thanatotranscriptome آغاز شد: ژن هایی که به طور فعال پس از مرگ ارگانیسم توسط ژنتیک الکساندر پوژیتکوف بیان می شوند. در سال 2009، او به مطالعه RNA گورخرماهی ها پس از مرگ آنها پرداخت. جنین این ماهی های گرمسیری شفاف و ایده آل برای مشاهده است و به همین دلیل در بسیاری از آزمایشگاه ها نگهداری می شود. پوژیتکوف ماهی ها را در آب یخ قرار داد که منجر به مرگ آنها شد و سپس آنها را با دمای معمول آب - 27، 7 درجه سانتیگراد - به آکواریوم برگرداند.

در چهار روز بعد، او چندین ماهی را از آکواریوم بیرون آورد، آنها را در نیتروژن مایع منجمد کرد و RNA پیام رسان آنها (mRNA) را مطالعه کرد. این مولکول های رشته ای در سنتز پروتئین ها نقش دارند. هر رشته mRNA یک کپی از یک قطعه DNA است. سپس پوژیتکوف mRNA موش ها را نیز بررسی کرد.

او به همراه بیوشیمیدان پیتر نوبل، فعالیت mRNA را پس از مرگ تجزیه و تحلیل کرد و یک واقعیت شگفت انگیز را کشف کرد. همانطور که انتظار می رفت، هم در ماهی و هم در موش، سنتز پروتئین کاهش یافت. با این حال، با قضاوت بر اساس مقدار mRNA، فرآیند رونویسی (انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به RNA) در حدود یک درصد از ژن ها تقویت می شود.

برخی از ژن ها حتی چهار روز پس از مرگ ارگانیسم به کار خود ادامه دادند.

دانشمندان دیگر نمونه های بافت انسانی را بررسی کردند و صدها ژن را کشف کردند که پس از مرگ فعال می مانند. به عنوان مثال، پس از چهار ساعت، بیان (یعنی تبدیل اطلاعات ارثی به RNA یا پروتئین) ژن EGR3 که محرک رشد است، افزایش یافت. فعالیت سایر ژن ها از جمله CXCL2 در حال نوسان است. پروتئینی را کد می کند که به گلبول های سفید سیگنال می دهد که در طول عفونت به محل التهاب بروند.

پدرو فریرا، مدیر مطالعه، می‌گوید: این فقط نتیجه رونویسی‌های ژنی مختلف نیست که با سرعت‌های متفاوت تکمیل می‌شوند. نوعی فرآیند به طور فعال بیان ژن پس از مرگ را تنظیم می کند.

پس از مرگ یک ارگانیسم، اولین سلول هایی که می میرند مهمترین و انرژی برترین سلول ها - نورون ها هستند. اما سلول های محیطی بسته به درجه حرارت و درجه تجزیه بدن به کار خود برای روزها یا حتی هفته ها ادامه می دهند. محققان موفق به بازیابی سلول های شبه فیبروبلاست از پوست بز در یخچال تا 41 روز پس از مرگ حیوان شدند تا کشت سلول های زنده را از گوش بز 41 روز پس از مرگ حیوان استخراج کنند. آنها در بافت همبند بودند. این سلول ها به انرژی زیادی نیاز ندارند و 41 روز در یک یخچال معمولی زنده ماندند.

در سطح سلولی، مرگ یک موجود مهم نیست.

هنوز مشخص نیست که دقیقاً چه چیزی باعث بیان ژن پس از مرگ می شود. در واقع، پس از مرگ، جریان اکسیژن و مواد مغذی به سلول ها متوقف می شود. یک مطالعه جدید توسط Noble و Pozhitkov، الگوهای توالی متمایز در رونوشت فعال پس از مرگ، ممکن است این سوال را روشن کند.

نوبل با استفاده از داده های اصلی ماهی و موش دریافت که mRNAی که پس از مرگ فعال بود با mRNA های دیگر در سلول ها متفاوت است. حدود 99 درصد از رونوشت های RNA در سلول ها پس از مرگ ارگانیسم به سرعت از بین می روند. 1% باقیمانده حاوی توالی های نوکلئوتیدی خاصی است که پس از رونویسی به مولکول هایی که mRNA را تنظیم می کنند، متصل می شوند. این احتمالاً همان چیزی است که از فعالیت ژن پس از مرگ پشتیبانی می کند.

دانشمندان بر این باورند که این مکانیسم بخشی از پاسخ سلولی است که بدن می تواند پس از آسیب جدی بهبود یابد. این امکان وجود دارد که سلول‌هایی که در حال مرگ هستند تلاش می‌کنند «همه دریچه‌ها را باز کنند» تا بتوان ژن‌های خاصی را بیان کرد. به عنوان مثال، ژن هایی که به التهاب پاسخ می دهند.

چرا مهم است

درک مکانیسم های پشت فعالیت ژن پس از مرگ بر پیوند اعضا، تحقیقات ژنتیکی و پزشکی قانونی تأثیر می گذارد. برای مثال، پدرو فریرا و همکارانش تنها با تکیه بر تغییرات پس از مرگ در بیان ژن، توانستند زمان مرگ یک ارگانیسم را به دقت تعیین کنند. این می تواند هنگام تحقیق درباره قتل مفید باشد.

با این حال، در این آزمایش، دانشمندان می‌دانستند که بافت‌های مورد مطالعه متعلق به اهداکنندگان بدون آسیب‌شناسی بوده و در شرایط ایده‌آل نگهداری می‌شوند. در زندگی واقعی، عوامل زیادی می توانند بر رونویسی RNA تأثیر بگذارند، از بیماری های بدن گرفته تا دمای محیط و زمان سپری شده قبل از نمونه گیری. این روش تحقیق تاکنون برای استفاده در مراحل قانونی آماده نشده است.

نوبل و پوژیتکوف معتقدند این اکتشافات در پیوند اعضا نیز مفید خواهند بود.

اعضای اهداکنندگان مدتی خارج از بدن هستند. شاید RNA موجود در آنها شروع به ارسال سیگنال های مشابه در مورد مرگ کند. به گفته پوژیتکوف، این ممکن است بر سلامت بیمارانی که اندام جدیدی دریافت کرده اند تأثیر بگذارد. آنها در مقایسه با جمعیت عمومی، بروز سرطان بیشتری دارند. شاید نکته در داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی نیست که آنها باید مصرف کنند، بلکه در فرآیندهای پس از مرگ در اندام پیوندی است. هنوز اطلاعات دقیقی در دست نیست، اما محققان در نظر دارند اندام‌ها را برای پیوند نه در سرما، بلکه بر روی کمک‌های حیات مصنوعی ذخیره کنند.