23.6.2022
Uusi tutkimus valottaa solujen ainutlaatuista kykyä sopeutua erilaisiin stressitilanteisiin
Solut altistuvat säännöllisesti monen tyyppiselle stressille. Jotta solut selviytyvät stressitilanteista, tarvitaan niiden DNA:ssa sijaitsevan geneettisen tiedon uudelleenohjelmointi ja transkriptio RNA:ksi. Uusi tutkimus osoittaa, että sekä geeneillä että genomin vahvistinjaksoilla on eri stressityyppejä varten erilaiset ohjelmat.
Kun solua on tarpeen suojata sytotoksiselta eli solua vahingoittavalta stressiltä, kuten korkeilta lämpötiloilta ja toksiineilta, erilaiset transkriptiotekijät aktivoituvat. Niihin lukeutuu tärkeä proteiiniperhe, lämpösokkitekijät (englanniksi heat shock factors, HSF). Åbo Akademissa solu- ja molekyylibiologian professorina toimivan Lea Sistosen ja hänen tutkimusryhmänsä uusi tutkimus osoittaa HSF-proteiinien erityislaatuisuuden: ne pystyvät käyttämään erilaisia transkriptio-ohjelmia sen mukaan, minkä tyyppiselle stressille solut altistuvat.
– Lämpösokki on toiminut erinomaisena mallina sen tutkimiseen, miten alkavan transkription säätely tapahtuu proteotoksiselle stressille altistuvissa soluissa, eli silloin kun vaurioituneet proteiinit aiheuttavat stressin. Tietomme muun tyyppisten stressien säätelystä on kuitenkin puutteellista, sanoo Sistonen.
Tässä laajassa tutkimuksessa analysoitiin sekä geenien transkription uudelleenohjelmointia että genomin vahvistinjaksoja kahdessa erilaisessa stressitilanteessa. Tarkastelun kohteena olivat oksidatiivinen stressi (vapaiden radikaalien ja antioksidanttien välinen epätasapaino) ja lämpösokki, ja analyysissä yhdistettiin kaksi edistyksellistä ja kattavaa menetelmää (PRO-seq ja ChIP-seq). Yhdistämällä nämä menetelmät pystyttiin varmentamaan paitsi geenit, myös ne genomin vahvistinjaksot, joita säätelee kaksi tärkeää stressissä indusoituvaa transkriptiotekijää, HSF1 ja HSF2.
– Tutkimuksesta saatiin useita kiinnostavia ja yllättäviä tuloksia. Kävi ilmi, että HSF1 ja HSF2 käyttävät stressityypistä riippuvaisia transkriptio-ohjelmia, sillä oksidatiivisessa stressivasteessa niiden kohdegeenit eroavat klassisista kaitsijaproteiineja koodaavista geeneistä, jotka koodaavat suojaavia proteiineja lämpösokkivasteessa. HSF1 ja HSF2 eivät pelkästään toimi geenipromoottoreja sitovina transkriptiotekijöinä vaan ne myös aktivoivat geenejä hyödyntämällä geenivahvistajia vastauksena oksidatiiviseen stressiin ja lämpösokkiin, sanoo Sistonen.
Kaiken kaikkiaan tutkimus valottaa HSF-proteiinien ainutlaatuisia ominaisuuksia: ne pystyvät käyttämään erilaisia transkriptio-ohjelmia geenipromoottorien ja geenivahvistajien avulla sen mukaan, minkä tyyppinen stressi on kyseessä. On todennäköistä, että HSF-proteiinien kyky muokata transkriptiota geenivahvistajien kautta ei rajoitu stressiin, sillä HSF-proteiinit ovat tärkeässä asemassa myös kehitysprosesseissa ja patologisissa prosesseissa, esimerkiksi syövän kehittymisessä.
– Jatkossa on tarkoitus tutkia geenivahvistajien toiminnallista merkitystä stressivasteiden ja solujen erilaistumisohjelmien yhteydessä, kertoo Sistonen.
Åbo Akademin sisäiseen CellMech-huippututkimusohjelmaan kuuluva tutkimus on julkaistu arvostetussa Nucleic Acids Research -julkaisussa ja sen voi lukea osoitteessa: https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkac493/6605316
Lisätietoja:
Lea Sistonen, solu- ja molekyylibiologian professori
lea.sistonen@abo.fi
Puh. +358 504013513