28.11. Lyhyet RNA-molekyylit muokkaavat geenien ilmenemistä

Suvi AsikainenFM Suvi Asikainen, väitös
Lauantai 28.11.2009 klo 12, Snellmanian auditorio L22

Luonnontieteiden ja ympäristötieteiden tiedekunta/Bioteknologia ja molekyylibiologia

Small RNA-mediated Gene Regulation in Caenorhabditis elegans (Lyhyet RNA-molekyylit muokkaavat geenien ilmenemistä – C. elegans-sukkulamato tutkimusmallina)

Vastaväittäjä: Professori Karl Ekwall, Karolinska Instituutti
Kustos: Professori Garry Wong, Kuopion yliopisto

Lyhyet RNA-molekyylit muokkaavat geenien ilmenemistä

Lyhyiden säätelijä-RNA-molekyylien on arvioitu muokkaavan noin joka toisen geenin ilmenemistä ihmisessä. Koska geenien tuottamat proteiinit määräävät pitkälle solun ja siten koko ihmisen fyysisen olemuksen, säätelijä-RNA-molekyylien vaikutus ihmisen normaaliin kehitykseen ja terveyteen on suuri. Koska noin kymmenen vuotta sitten löydetyistä säätelijä-RNA-molekyyleistä tiedetään vielä vähän, väitöskirjassa tutkittiin erilaisia RNA-lajeja ja niiden vaikutusta geenien ilmenemiseen käyttäen tutkimusmallina C. elegans-sukkulamatoa. Aluksi tutkimuksessa osoitettiin että säätelijä-RNA:n tehokkuus voi vaihdella solutyypeittäin. Lisäksi säätelijä-RNA-lajeilla havaittiin olevan valtava määrä erilaisia kohdegeenejä, jotka liittyvät useisiin biologisiin prosesseihin. Viimeiseksi osoitettiin, että säätelijä-RNA:t saattavat liittyä muun muassa Parkinsonin taudin takana piileviin molekyylitason mekanismeihin.

Tutkimuksessa testattiin aluksi small interfering RNA (siRNA)-lajia muistuttavan synteettisen RNA:n tehoa sukkulamadon hermosoluissa, jotka oli etukäteen muokattu ilmentämään fluoresoivaa väriä tuottavaa siirtogeeniä. Pääasiallisena tuloksena havaittiin, että eräissä hermosolutyypeissä, kuten kolinergisissä ja glutamatergisissä soluissa, synteettinen siRNA hiljensi siirtogeenin huomattavasti tehokkaammin, kun taas GABAergisissä ja dopaminergisissä hermosoluissa siRNA:n teho jäi vähäisemmäksi. Yhteenvetona voidaan todeta, että ainakin hermosolut saattavat reagoida siRNA-välitteiseen geenin säätelyyn heikommin tai vahvemmin solutyypistä riippuen. Kun synteettisestä siRNA:sta lähdetään kehittämään lääkkeitä geeniperäisiin sairauksiin, on muistettava, että erityyppiset solut voivat reagoida lääkkeeseen vaihtelevasti.

Myös sukkulamadon sisäsyntyisiä siRNA-molekyylejä tutkittiin selvittämällä niiden kohdegeenejä. Menetelmiksi valitut mikrosiru-teknologia, geneettisesti muokatut sukkulamatolinjat ja tietokoneella tapahtuva tulosanalyysi osoittivat, että sukkulamadon sisäsyntyiset siRNA:t näyttävät säätävän ensisijaisesti geenejä, jotka vaikuttavat solun proteiinien käyttäytymiseen muokkaamalla niiden fosforylaatioastetta. Tämä kertoo säätelijä-RNA-molekyylien kyvystä vaikuttaa geenien ilmenemisen lisäksi myös proteiinien käyttäytymiseen. Lisäksi siRNA-molekyylien havaittiin muokkaavan alkion kehitykseen ja sperman liikkumiseen vaikuttavien geenien ilmenemistä. Viimeiseksi väitöskirjassa tutkittiin mikroRNA-lajin yhteyttä Parkinsonin taudin taustalla mahdollisesti piileviin molekyylitason mekanismeihin. Apuna käytettiin siirtogeenisiä ja poistogeenisiä sukkulamatolinjoja, joilla on erityyppisiä ”ongelmia” mekanismeissa, joiden oletetaan olevan ainakin osittain Parkinsonin taudin syntymisen taustalla. Kahden mikroRNA-perheen todettiin ilmenevän poikkeuksellisen vähän kahdessa tautimallimatolinjassa, mikä osoittaa että mikroRNA:t saattavat liittyä Parkinsonin taudin taustalla piileviin molekyylitason mekanismeihin.

Tutkimus auttaa ymmärtämään säätelijä-RNA-molekyylien toimintaa ja roolia sukkulamadossa ja tarjoaa pohjan tutkimuksen jatkamiseen monimutkaisemmissa mallieläimissä ja lopulta ihmisessä.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Kuopion yliopiston julkaisuja G. A.I. Virtanen – instituutti, ISBN 978-951-27-1136-9. Sitä voi tilata yliopiston kirjaston julkaisumyynnistä, sähköposti: yrjo.valtanen@uku.fi tai verkko-osoitteesta http://www.uku.fi/kirjasto/julkaisutoiminta/julkmyyn.shtml

Lisätietoja:
FM Suvi Asikainen
Kuopion yliopisto
p.050 3311688
suvi.asikainen@uku.fi

Artikkelin kirjoitusvuosi: 2009

Takaisin tämän vuoden artikkeleihin