Itä-Suomen yliopistossa on tunnistettu uusi mikroproteiini, joka tukee solujen jakautumista ja lisääntymistä, kun ravintoaineita on niukasti. Tutkimus toteutettiin yhdessä Montrealin yliopiston kanssa.
Tutkijat antoivat löydölleen nimen Nrs1 (Nitrogen-Responsive Start Regulator 1).
PLOS Biology -lehden julkaisemat tulokset valottavat uudella tavalla yksisoluisten pieneliöiden evoluutiota. Ne osoittavat, miten hienovaraiset genomin muutokset auttavat eliöitä mukauttamaan kasvuaan ja lisääntymistään muuttuviin olosuhteisiin.
Yhteyksiä moniin sairauksiin
Tutkimuksen mahdollisti se, että kokonaisten genomien dna-sekvenssi on voitu vuosituhannen vaihteesta lähtien määrittää kokeellisesti.
Saadun tiedon perusteella voitiin seuraavaksi päätellä, millaisia proteiineja genomi tuottaa. Aluksi tutkijat jättivät huomiotta hyvin lyhyet dna-pätkät, jotka koodaavat hyvin pieniä proteiineja, ja keskittyivät suuriin proteiineihin ja keskeisiin solumekanismeihin.
”Solujen sopeutumispotentiaali piilee kuitenkin vähemmän säilyneissä, usein lyhyissä dna-sekvensseissä”, sanoo yliopistotutkija Sylvain Tollis, tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja.
Hyvin pieniltä mikroproteiineilta on löydetty yhteyksiä myös ihmisten sairauksiin. Esimerkiksi vain 24 aminohapon mittainen humaniini osallistuu hermosolukuolemaan, ja syöpään liittyvä mikroproteiini Casimo1 edistää rintasyöpäsolujen jakautumista.
Ainutlaatuinen lisääntymisen turvaaja
Tutkimuksessa käytettiin Saccharomyces cerevisiae -soluja eli tavallista leivinhiivaa. Transkriptiotekijöiksi kutsutut molekyylit käynnistävät hiivasolujen jakautumisen niin sanotun Start-aktivaation kautta.
Solujen kasvuun ja jakautumiseen vaikuttaa ravinteiden saatavuus.
Tutkijat halusivat selvittää, millaisten molekyylireittien kautta tieto ravinteiden saatavuudesta välittyy transkriptiotekijöille. Tätä varten hiivan genomista poistettiin solunjakautumisen tärkeimmät aktivaattorit ja yli-ilmennettiin yksitellen muita, myös monia pieniä proteiineja.
Näin oli mahdollista tunnistaa ainutlaatuinen mikroproteiini, joka kykenee turvaamaan solujen lisääntymisen, jos solunjakautumisen pääasialliset aktivaattorit eivät toimi.
Biokemiallisilla analyyseillä ja kuvantamiskokeilla voitiin osoittaa, että solut ilmentävät Nrs1-proteiinia vain silloin, kun niistä puuttuu typpeä ja kun niiden on aika jakautua.
Nrs1 sitoutuu tärkeimpiin solujen jakautumisen aloitusta sääteleviin transkriptiotekijöihin, aktivoi ne ja tarjoaa siten vaihtoehtoisen mekanismin solunjakautumisen käynnistämiseen.
Tuore tulokas evoluutiossa
Hiivalajien dna-sekvenssien vertailu osoitti, että Nrs1 on melko hiljattain kehittynyt mikroproteiini.
Uusia mikroproteiineja voi ilmaantua nopeasti reitittämään uudelleen tärkeitä soluprosesseja.
”Itse asiassa tuntuu järkevältä olettaa, että tarkoituksenmukaisen proteiinin kehittyminen vaatii lyhyissä dna-sekvensseissä vähemmän evoluutiomuutoksia kuin pitkissä”, Tollis sanoo.
”Tämän tutkimuksen perusteella mikroproteiinit voivat toimia evoluutiossa monipuolisina työkaluina, jotka mahdollistavat keskeisten soluprosessien nopeita uudelleenreitityksiä ja auttavat soluja sopeutumaan muuttuvaan ympäristöön.”
(Kuva Itä-Suomen yliopisto) Yliopistotutkija Sylvain Tollis teki tutkimustaan sekä Itä-Suomen yliopistossa että Montrealissa.
Tilaa Kemia-lehti loppuvuodeksi 2022 ja auta Ukrainaa!
- Tilaa itsellesi tai lahjaksi läheiselle – 66 euroa.
- Kannusta koululaista tai opiskelijaa lehtilahjalla – 44 euroa.
- Kiitä opettajaa ja lahjoita lehti kouluun – 18 euroa.
- Lahjoitamme puolet tilausmaksusta ukrainalaisten auttamiseen Pelastakaa Lapset ry:n kautta.
