Väitös: Mitokondrio-DNA:n muuntelu liittyy geenien ilmentymiseen ja tuman DNA:n metylaatioon

Mitokondriot ovat solujen energiantuotannosta vastaavia soluelimiä, joilla on oma perimänsä, mitokondrio-DNA (mtDNA). Sen sisältämät geenit koodaavat solujen energiantuotannossa välttämättömän soluhengitysketjun proteiineja. Valtaosa mitokondrioissa vaikuttavia proteiineja koodaavista geeneistä sijaitsee kuitenkin tuman DNA:ssa. Näiden kahden genomin toimiva vuorovaikutus on edellytyksenä solujen toiminnan sopeutumiselle alati muuttuvissa olosuhteissa. DNA:n metylaatio, eli metyyliryhmien kiinnittyminen DNA-juosteeseen ikään kuin geenien kuorrutuksena, on yksi geenien ilmentymisen säätelymekanismeista.

mtDNA:n muutosten eli varianttien on osoitettu liittyvän geenien ilmentymiseen ja tuman DNA:n metylaatioon, mutta erityisesti metylaation osalta tulokset perustuvat pääasiassa kokeellisiin tai otoskooltaan melko pieniin tutkimuksiin. Laaksonen tutki näitä yhteyksiä suomalaisessa ja saksalaisessa väestötason aineistossa.

Tutkimuksessa havaittiin yhteyksiä useiden mtDNA-varianttien ja geenien ilmentymisen välillä. Osa näistä assosiaatioista oli kokonaan uusia, ja osa vahvisti jo aiemmissa tutkimuksissa havaittuja löydöksiä.

Suurin osa mtDNA:n varianteista sijaitsi proteiineja koodaavissa geeneissä, ja variantit assosioituivat tuman DNA:n koodaamien, mutta mitokondrioissa vaikuttavien geenien ilmentymistasojen kanssa. Tuman DNA:n metylaatioprofiiliin vaikutti parisenkymmentä mtDNA-varianttia, ja metyloiduista geenialueista muutamat liittyivät mahdollisesti mitokondrioiden toimintaan.

mtDNA:n muuntelun ja geenien ilmentymisen välinen mahdollinen kausaalinen yhteys ei kuitenkaan vaikuta olevan metylaatiovälitteinen, sillä varianttien assosiaatiot geeni-ilmentymisen ja metylaation kanssa eivät vastanneet toisiaan.

– Assosiaatioiden löytämisestä on vielä pitkä matka niiden varsinaisen biologisen merkityksen osoittamiseen, ja jatkotutkimus taustalla vaikuttavien solutason mekanismien paljastamiseksi onkin tarpeen, toteaa Laaksonen.

Aiemmin muutamissa tutkimuksissa on havaittu viitteitä joidenkin mtDNA-varianttien yhteydestä verenpainetasoihin, mutta toisissa aineistoissa näitä assosiaatioita ei ole kyetty toistamaan. Väitöstyössä näitä yhteyksiä tutkittiin kahdessa suomalaisessa aineistossa, mutta merkittäviä assosiaatioita ei havaittu.

– Tulokset vahvistavat sitä käsitystä, että väestötasolla mtDNA:n muutokset eivät merkittävästi vaikuta verenpaineeseen, summaa Laaksonen.

Jaakko Laaksonen on Karkkilasta kotoisin oleva kliiniseen fysiologiaan ja isotooppilääketieteeseen erikoistuva lääkäri, joka työskentelee tällä hetkellä Keski-Suomen Sairaala Novassa. Hän on valmistunut lääketieteen lisensiaatiksi Tampereen yliopistosta vuonna 2019 ja diplomi-insinööriksi Tampereen teknillisestä yliopistosta vuonna 2013.

Lääketieteen lisensiaatti, diplomi-insinööri Jaakko Laaksosen kliinisen kemian alaan kuuluva väitöskirja Mitochondrial Genetic Determinants of Peripheral Blood Transcriptomics, DNA Methylation and Blood Pressure tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston lääketieteen ja terveysteknologian tiedekunnassa perjantaina 18.11.2022 klo 12 alkaen Arvo-rakennuksen salissa F114, Arvo Ylpön katu 34.  Vastaväittäjänä toimii akatemiaprofessori Anu Wartiovaara Helsingin yliopistosta. Kustoksena toimii professori Terho Lehtimäki Tampereen yliopistosta.