Eltérően reagálnak a sejtek a DNS-károsodásra

A Humán Genom Program során 30 000 emberi gén bázissorrendjét sikerült meghatározni, és mára ismertté váltak az egyes emberek közötti apró genetikai eltérések is. Az viszont továbbra sem tisztázott, hogy génjeink milyen kölcsönhatásokat alakítanak ki egymással, és mi zajlik le a sejtekben olyankor, amikor valami károsítja az örökítőanyagot. Egy élesztősejteken végzett új kutatásból kiderült, hogy egy mutációt előidéző vegyület minden sejtben máshogyan változtatja meg az anyagcsere-hálózat működését.

Az emberi genetikai állomány génjei és az emberek közötti genetikai eltérések már ismertek, arról viszont szinte alig tudnak valamit a kutatók, hogy génjeink milyen módon befolyásolják egymás működését. Külön-külön persze ezeket a folyamatokat is sok esetben leírták már, a géninterakciók külső hatásokra bekövetkező változásait azonban még senki sem elemezte átfogóan.

A San Diegó-i Kalifornia Egyetem kutatócsoportja ebbe az irányba tett egy lépést, amelyet akár mérföldkőnek is nevezhetünk. A szakemberek élesztősejteken vizsgálták, hogy miként változnak a génkölcsönhatások abban az esetben, ha a sejteket mutagén, vagyis a DNS-t károsító anyaggal kezelik. Az elemzéshez 400 olyan gént választottak ki, amelyek alapvetően befolyásolják a sejtek molekuláris szinten zajló folyamatait (ezeket jelátviteli utaknak nevezik, ami arra utal, ahogyan egy jel - például egy molekula - hatása végigterjed a sejtműködést irányító molekuláris hálózaton).

Trey Ideker és munkatársai 80 000 sejtvonalat hoztak létre, amelyekben a sejtek mindegyike kétféle mutációt is hordozott. (A sejtvonal olyan sejtszaporulatot - sejtkultúrát - jelent, amelyben a sejtek szabadon osztódhatnak a kívülről adott tápanyag hatására.) A mutációk olyan géneket érintettek, amelyek alapvető szerepet játszanak az élesztősejtek anyagcseréjének szabályzásában. Elsőként megállapították, hogy egy-egy sejtvonalban milyen kölcsönhatások zajlanak azon gének között, amelyek két, egymástól eltérő mutációt hordoznak. A génkölcsönhatásokat episztázisnak hívják: egyaránt előfordulhat, hogy az egyik gén felerősíti, vagy éppen ellenkezőleg, legyengíti a vele kapcsolatban álló másik gén hatását.

A géninterakciók jelenlétére az alapján következtettek, hogy a sejtvonalak gyorsabban vagy lassabban nőttek-e a többinél. Ekkor nagyjából 2000 kölcsönhatást - a génműködés felerődése vagy gyengülése, ami gyorsabb vagy lassabb sejtnövekedést okoz - írtak le.

A kísérlet következő szakaszában azt vizsgálták, hogy egy külső, további mutációkat előidéző hatás hogyan befolyásolja ezeket az interakciókat. A sejtvonalakhoz egy DNS-károsító vegyületet adtak, majd ismét feljegyezték a mutáns gének között zajló kölcsönhatásokat: ismét körülbelül 2000 interakciót állapítottak meg.

Ekkor összevetették egymással a vegyülettel történő kezelés előtti és utáni adatsorokat. Ebből látható volt, hogy az örökítőanyag károsodása milyen módon befolyásolja a génkölcsönhatásokat. Kiderült, hogy a vegyület az esetek többségében jelentős változást idézett elő a gének egymásra gyakorolt hatásában - írja az egyetem sajtóközleménye.

Más szavakkal, a sejtek genetikai hálózatát teljesen átprogramozta a DNS-károsító vegyület. "Az eredmények egyszerre lelkesítőek és elkeserítőek is. Korábban azt reméltük, hogy a sejtek nagyjából egységesen reagálnak a külső hatásokra. Ehelyett azt találtuk, hogy majdnem az összes sejt egyedi módon, egymástól eltérően reagál az örökítőanyag károsodására. Úgy tűnik tehát, hogy ma még messze nem értjük a sejtek anyagcsere-hálózatainak külső hatásra bekövetkező változásait" - mondta Ideker.

"A gének listája helyett a jövőben azt kell megértenünk, hogy a gének miként befolyásolják egymás működését. Ez lesz a következő nagy kihívás, hiszen a génkölcsönhatások igen komoly összetettséget mutatnak" - mondta a Science-ben megjelent tanulmány vezető szerzője.