30.3.2021
Uutta tietoa solujen “muistista” julkaistu arvostetussa tiedelehdessä
Elimistömme soluilla on ainutlaatuinen kyky toipua kokemastaan stressistä. Åbo Akademin professori Lea Sistosen johtamassa tutkimuksessa on osoitettu, että solut selviävät erilaisista stressitilanteista kerta toisensa jälkeen ja että niiden alkuperäiset toiminnot palautuvat ennalleen.
Lämpötilan muutokset, virukset, lääkkeet ja paine. Elimistön solut altistuvat päivittäin erilaisille stressitekijöille, joiden seurauksena perimän koodaus muuttuu tilapäisesti. Vaikka solun transkriptio-ohjelma voi muuttua hyvinkin paljon, solu – tai oikeastaan sen tytärsolut pari solunjakautumisen vaihetta myöhemmin – kuitenkin palautuu alkuperäiseen muotoonsa. Tutkijat puhuvat solujen “muistista”.
Åbo Akademin solu- ja molekyylibiologian professori Lea Sistonen ja Kuninkaallisessa Teknillisessä korkeakoulussa (KTH, Tukholma) apulaisprofessorina toimiva Anniina Vihervaara johtavat tutkimusryhmää, joka on löytänyt solujen korjautumiskyvyn taustalla vaikuttavan mekanismin. Solun toipuminen näyttää myös olevan nopeampaa, kun se altistuu stressille toistuvasti – aivan kuin solu pystyisi oppimaan.
Tutkimustulokset on julkaistu arvostetussa tieteellisessä Molecular Cell -julkaisussa. Tulokset olivat niin yllättäviä, että julkaisu halusi nostaa artikkelin ja sen kirjoittajat näkyvästi esiin.
– Tämä on perustutkimusta parhaimmillaan. Tulokset eivät olleet sellaisia kuin odotimme, vaan aineistosta paljastui jotain aivan uutta. Tämä on uskomattoman tyydyttävää ja olen kiitollinen mahdollisuudesta tehdä tutkimustyötä pitkäjänteisesti, sanoo Sistonen.
Aikaisemmin on ajateltu, että geenien transkription muutokset johtuvat perimässä tapahtuvista suurista muutoksista. Nyt nähdäänkin, että soluissa tapahtuvat muutokset ovat minimaalisen pieniä ja niiden taustalla on yksi entsyymi, polymeraasi, joka vaikuttaa solun RNA:n tuotantoon.
– Polymeraasilla on vain yksi ainoa tarkoitus: tuottaa RNA:ta. Tutkimuksemme osoitti, että sen lisäksi että polymeraasi voi olla joko aktiivinen tai lepotilassa, se voi olla myös valmiudessa ja ohjata prosessia tarvittavalla nopeudella. Ulkoiset tekijät määrittävät, paljonko polymeraasia on ja kuinka aktiivista se on, kertoo Sistonen.
– Lisäksi polymeraasi voi heikentää RNA-tuotannon tehoa, jolloin stressille altistuneet solut eivät tuota tarpeettoman paljon RNA:ta. Tämä puolestaan suojelee solua.
Tuloksista voi olla hyötyä monilla alueilla. Ne voivat esimerkiksi tarjota osaltaan selityksen siihen, miksi syöpäsoluja on niin vaikea hävittää. Sistonen arvelee, että tutkimuksen tuloksista ja menetelmästä voi olla hyötyä myös yksittäisten lääkkeiden kehitystyössä. Menetelmän avulla saadaan nopeasti yleiskäsitys koko perimästä sen sijaan että tarkasteltaisiin yksittäisiä geenejä.
– Ihmisen perimästä vain yksi tai kaksi prosenttia on koodaavia geenejä, suurin osa on perimän koodaamista ohjaavia mekanismeja, ja niissä yksilöllinen vaihtelu on paljon suurempaa. Nämä ohjausmekanismit voivat antaa selityksen siihen, miksi eri ihmiset reagoivat lääkkeisiin niin eri tavoin, sanoo Sistonen.
Nyt tehty havainto innostaa jatkotutkimukseen. Koska kyse on perustutkimuksesta, on tässä vaiheessa mahdotonta sanoa, miten tutkimustulokset tulevat näkymään ihmisten arjessa.
– Nyky-yhteiskunta haluaa nopeita tuloksia, mutta ilman monivuotisen perustutkimuksen aikana kertynyttä tietoa ei olisi esimerkiksi ollut mahdollista kehittää koronavirusrokotetta vuodessa tavanomaisen kymmenen vuoden sijaan, Sistonen toteaa.
Tutkimuksessa yhteistyökumppaneina ovat Åbo Akademi, Tukholmassa sijaitseva KTH ja yhdysvaltalainen Cornell University. Tutkimusta ovat rahoittaneet pääasiassa Suomen Akatemia ja Åbo Akademin sisäinen kärkitutkimusyksikkö CellMech. Terveyteen liittyvät ratkaisut on yksi Åbo Akademin neljästä tutkimusprofiilista.
Tutkimuksesta:
Anniina Vihervaara, Dig Bijay Mahat, Samu V. Himanen, Malin A.H. Blom, John T. Lis, Lea Sistonen: ”Stress-induced transcriptional memory accelerates promoter-proximal pause release and decelerates termination over mitotic divisions” julkaisussa Molecular Cell 81, sivut 1–17: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.03.007
Lisätietoja:
Lea Sistonen
Solubiologian professori, Åbo Akademi
S-posti: lea.sistonen@abo.fi
Puh. +358 50 401 3513
Anniina Vihervaara
Apulaisprofessori (tenure track), Kuninkaallinen teknillinen korkeakoulu
S-posti: viher@kth.se