Helsingin yliopistoHelsingin yliopisto

Edistynyt kuvantamistekniikka taltioi äidiltä perittyjen geenien luentaa

Jaa

Suomalaisten, ruotsalaisten sekä britti- ja yhdysvaltalaistutkijoiden välinen tutkimusyhteistyö on onnistunut kuvaamaan, kuinka ribosomit lukevat äidiltä perittyjen mitokondriogeenien ilmentämän lähetti-RNA:n sisältöä. Ryhmä löysi kryoelektronimikroskopian uusimpia sovelluksia hyödyntämällä uuden mekanismin, jolla mitokondrioiden ribosomit valmistavat ja kuljettavat proteiineja ennenaikaisten laskostumisvirheiden välttämiseksi. Häiriöt proteiinien laskostumisessa voivat aiheuttaa vakavia sairauksia ihmisissä.

Edistynyt kuvantamistekniikka taltioi äidiltä perittyjen geenien luentaa.Kuva: A. AMUNTS AND D. NOWAKOWSKI
Edistynyt kuvantamistekniikka taltioi äidiltä perittyjen geenien luentaa.Kuva: A. AMUNTS AND D. NOWAKOWSKI

Kaiken sanotaan perustuvan geeneihin. Nykyarkeologia osoittaa, että geenejä koodaavaa DNA:ta löytyy esivanhempiemme ja monien ammoin maapallolla eläneiden eliöiden – niin pienten kuin suurtenkin – jäänteistä. Emäsjärjestykseen pohjautuva geneettinen informaatio ei riitä, vaan elämään tarvitaan myös geenien täsmällistä ilmentymistä ja luentaa. Molekyylibiologian perustutkimus on selvittänyt näiden perustavanlaatuisten prosessien taustalla olevat mekanismit lumoavan yksityiskohtaisesti. Yhden näistä uraauurtavista löydöksistä tekivät Nobel-palkitut François Jacob ja Jacques Monod, jotka esittelivät solutason geenien ilmentymisenä tunnetun ilmiön, jossa perimässämme oleva tieto muutetaan, luetaan ja muunnetaan toimiviksi proteiineiksi. Sittemmin niin nuoret kuin kokeneemmatkin tutkijat ovat täydentäneet näiden hämmästyttävien toimintojen kuvausta ja osoittaneet biologisten toimintojen monimutkaisen luonteen.

Oman lisänsä tähän tutkimusperinteeseen toi vastikään Science-tiedelehdessä julkaistu kansainvälinen tutkimus, johon osallistuivat myös Brendan Battersby ja Uwe Richter Helsingin yliopistosta, kuvaamalla prosessin, jossa mitokondrioiden geenit koodataan proteiineiksi.

Kehon muodostavien kudosten ja elinten soluissa on mitokondrioiksi kutsuttuja soluelimiä, jotka tuottavat pilkotuista ravinteista ja hapesta energiaa solujen käyttöön. Tämän ansiosta mitokondriot tunnetaan solujen moottoreina. Toiminto perustuu äidiltä perityn mitokondrioiden perimän täsmälliseen ilmentymiseen. Häiriöt tässä prosessissa liittyvät suureen joukkoon ihmisen sairauksia, jotka voivat ilmetä missä tahansa vaiheessa elämää. Prosessien molekyylitason mekanismit ovat tärkeydestään huolimatta jääneet hämärän peittoon. Kryoelektronimikrosopian kuvantamiseen tuomat edistysaskelet tarjoavat tutkijoille nyt keinot selvittää yksittäisten proteiinien toimintaa ennennäkemättömän tarkasti ja yksityiskohtaisesti.

Tutkimusryhmä teki yhteistyötä Tukholman yliopistossa ja Karoliinisessa instituutissa työskentelevän Alexey Amuntsin sekä Miamin yliopiston lääketieteellisen tiedekunnan professori Antoni Barrientosin kanssa ja onnistui yhteisen osaamisensa turvin taltioimaan sen, miten mitokondrioiden ribosomit koodaavat lähetti-RNA:n sisällön proteiiniksi. Kuvattu rakenne paljasti ainutlaatuisen suodatusmekanismin, joka estää vasta valmistuneiden proteiinien ennenaikaiset laskostumisvirheet. Laskostumisprosessien on oltava hallittuja ja johdettava oikeanlaiseen kolmiulotteiseen muotoon, jotta proteiinit toimivat asianmukaisesti soluissa. Proteiinien laskostumishäiriöillä voi olla perustavanlaatuisia biologisia seurauksia kaikille eliöille, ja ihmisissä ne voivat aiheuttaa vakavia sairauksia.

– On todella sykähdyttävää saada kuvamateriaalia biologisesta prosessista, jota olemme vuosien ajan tutkineet biokemian ja geenitutkimuksen työkaluilla, kertoo Uwe Richter, yksi artikkelin pääkirjoittajista ja tutkimusryhmän johtaja Helsingin yliopistosta ja Newcastlen yliopistosta.

– Tutkimus korostaa ruohonjuuritasolta ponnistavan ja kansainväliseen yhteistyöhön nojaavan perustutkimuksen voimaa ja merkitystä, toteaa tutkimusjohtaja Brendan Battersby Biotekniikan instituutista, ja yksi artikkelin vastuukirjoittajista.

 – Tutkimusta rahoittavien tahojen keskuudessa on nähtävissä huolestuttava pyrkimys ohjata tutkimusta ylhäältä alas kohti tiettyjä tavoitteita, joiden saavuttamiseen käytetään suuria tutkimuskonsortioita. Tässä mallissa tutkimusrahoitus evätään yksittäisiltä tutkijoilta, joiden työhön tutkimukseen perustuvat löydökset pohjaavat. Luovia ajatuksiaan toteuttamalla parhaat tutkijat päätyvät väistämättä tekemään yhteistyötä, jonka lopputuloksena on kiistatta osoitettu syntyvän todellisia innovaatioita, sanoo Battersby.

– Näiden solutason mekanismien yksityiskohtien tuntemisella on vahva yhteys niin ihmisen sairauksiin kuin yleisesti määrättyjen antibioottien haittavaikutuksiinkin. Mitokondrioiden perimän ilmentymisellä on useita yhtymäkohtia bakteerien perimän ilmentymiseen. Näin ollen monet bakteeri-infektioiden hoitoon käytetyt antibiootit voivat häiritä näitä solujen moottoreita, mikä selittää osan lääkkeiden haittavaikutuksista. Uusien tehokkaiden ja turvallisten antibioottien kehittäminen edellyttää näihin ribosomirakenteisiin perehtymistä. Pohjimmiltaan tässä korostuu pienestä ponnistavan perustutkimuksen merkitys ja sen innovaatioita tuottava voima, jota meillä ei ole varaa menettää, Battersby toteaa.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Brendan Battersby, puh. 050 3149493, brendan.battersby@helsinki.fi

Kuvat

Edistynyt kuvantamistekniikka taltioi äidiltä perittyjen geenien luentaa.Kuva: A. AMUNTS AND D. NOWAKOWSKI
Edistynyt kuvantamistekniikka taltioi äidiltä perittyjen geenien luentaa.Kuva: A. AMUNTS AND D. NOWAKOWSKI
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Helsingin yliopisto
Helsingin yliopisto
PL 3
00014 Helsingin yliopisto

02941 911 (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto

Tiedottaja Eeva Karmitsa, Helsingin yliopiston viestintä, puh. 0294158461

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto

Helsingin yliopiston spinout-yhtiö GlucoModicumin verensokerin mittaamiseen suunniteltu non-invasive-ratkaisu on 13 kertaa tehokkaampi verrattuna aiemmin kehitettyyn neulattomaan state-of-art-teknologiaan20.4.2021 16:33:12 EEST | Tiedote

Nature Portfolio -julkaisuperheeseen kuuluvassa Scientific Reports -tiedelehdessä julkaistut tiedot mahdollistavat diabeteksen seurantaan tarkoitettujen mullistavien puettavien ratkaisujen kehittämisen. Keksintö perustuu Helsingin yliopistossa tehtyyn tutkimukseen. Yliopisto on ollut yksi GlucoModicumin omistajista vuodesta 2018.

Tutkimus vahvistaa: kehitysvammaisuus on harvoin perinnöllistä - riski tulevien sisarusten sairastumiselle on pieni18.4.2021 09:00:00 EEST | Tiedote

Kehitysvammaisuus johtuu useimmiten perimän muutoksista, jotka ovat syntyneet varhaisen sikiökehityksen aikana ja joita ei löydy vanhempien perimästä. Siksi niiden uusiutumisriski perheen seuraavalle lapselle on hyvin pieni, selvisi Helsingin yliopiston tutkimuksessa. Suomalaisilla ei myöskään ole suurempi perinnöllisten kehityshäiriöiden riski kuin muilla eurooppalaisilla.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme