Solu ”päättää” tunnin välein, tarvitseeko sen jatkaa geenin aktivaatiota.

Kuopion yliopiston biokemian yksikössä toimiva professori Carsten Carlbergin tutkimusryhmä on havainnut ennen tuntemattoman geenien aktivoimiseen liittyvän mekanismin. Sitä käsittelevä tutkimus julkaistiin 7. elokuuta Cell-lehdessä. Tutkimus oli osa nykyisin MIT-yliopistossa Yhdysvalloissa post-doc -tutkijana työskentelevän Tatjana Degenhardtin väitöstyötä.

Uusi löytö liittyy solutuman kromosomeissa sijaitsevien geenien aktivoimiseen. Geenin aktivoituessa sen DNA luetaan lähetti-RNA:ksi, joka puolestaan sisältää geenin lopputuotteen eli valkuaisaineen rakennusohjeet. Geenien aktivoitumista on pidetty tasaisesti etenevänä tapahtumana, mutta kuopiolaistutkijat havaitsivat, että tutkitun malligeenin aktivoiminen tapahtuukin noin 60 minuutin sykleissä.

Solu siis ”päättää” tunnin välein, tarvitseeko sen jatkaa geenin aktivaatiota. Jos tälle ei ole enää tarvetta, esimerkiksi tilanteessa, jossa aktivaation alulle pannut signaali on häipynyt, geenin aktivaatio voidaan tutkimuksessa havaitun mekanismin kautta nopeasti lopettaa.

Laboratoriossa tehtyjen solukokeiden lisäksi tutkimuksessa hyödynnettiin molekyylimallinnusta, jonka avulla solukokeiden havainnot voitiin selittää mekanistisesti molekyylitasolla. Menetelmä perustuu syklisesti aktivoitujen geenien säätelyalueille sitoutuvien, aktivaatioon osallistuvien proteiinikompleksien toiminnan matemaattiseen mallinnukseen.

Carlbergin mukaan tutkimus olikin tärkeä esimerkki siitä, kuinka geenien aktivaation kaltainen monimutkainen biologinen ilmiö on mahdollista kuvata tarkasti siihen osallistuvien komponenttien käyttäytymisestä saadun tiedon perusteella.

Tutkimuksen pääasiallinen rahoittaja oli EU:n Marie Curie -ohjelmaan kuuluva NucSys-tutkijankoulutusverkosto, jota professori Carlberg koordinoi. Tutkimusryhmä kuuluu myös Suomen Akatemian rahoittamaan Sydän- ja verisuonitautien ja tyypin 2 diabeteksen tutkimuksen huippuyksikköön sekä pohjoismaiseen SYSDIET-huippututkimusyksikköön.