Geni eksprimirani nakon smrti
Tanatos, u grčkoj mitologiji je personifikacija smrti. On je sin Nikte i Ereba, božanstava noći i tame. Njegovim imenom koristili su se naučnici tokom istraživanja ekspresije gena, opisujući molekule iRNK uočene u tkivu neposredno nakon smrti organizma, koje su nazvali tanatotranskriptomom. Tanatotranskriptom, iako nosi ime smrti, kosi se sa njom samom zbog toga što nastaje aktivnošću gena kada, po definiciji, organizam doživi bespovratan i konačan prekid svih funkcija.
Šta je gen i kako se eksprimira?
Pre više od sto godina, naučna zajednica po prvi put je čula termin „gen”, koji je upotrebio danski genetičar Vilhelm Johansen. Tada je pojam gen još uvek poprimao svoj sadašnji oblik, prolazeći kroz brojne promene svoje definicije, a uživajući punu pažnju svih radoznalih genetičara. Danas se gen definiše kao sekvenca ili segment molekula DNK koji se transkribuje u molekul RNK. Nastali RNK molekul može da nosi informaciju za sintezu polipeptida, ili da ima strukturnu, katalitičku ili regulatornu funkciju. Svoju funkciju geni ostvaruju upravo tako što se eksprimiraju, odnosno prepisuju u molekule RNK. Takvi molekuli u ćeliji dobijaju tačno određenu ulogu i ispunjavaju je na strogo kontrolisan način. Neće svi geni u ćeliji biti aktivni u isto vreme, već njihova aktivnost zavisi od potreba ćelije. Regulacija ekspresije gena vrši se na različitim nivoima, počev od remodelovanja hromatina, pa sve do posttranslacionih modifikacija proteina. Sada, kada je jasno zašto i kako jedna živa ćelija eksprimira svoje gene, postavlja se pitanje zašto bi to radila umiruća ćelija, čije potrebe praktično gube važnost u trenutku njene smrti.
Izvor slike: https://www.embl.org/news/wp-content/uploads/2018/03/STEGLE_DNA_EMBL_620x425-1.jpg
Pre i posle smrti
Tokom života, ekspresija gena je precizno regulisana genetički i epigenetički. Nakon smrti, međutim, otvaraju se mnogobrojna pitanja, između ostalog da li i genska ekspresija umire zajedno sa organizmom i na koji način se gasi. Više grupa naučnika bavilo se ovom nejasnoćom, vršeći istraživanja na miševima i zebricama, kao i na uzorcima ljudskog mozga. Oni su eksperimente radili prateći transkripte iRNK pre i nakon smrti organizma. Postojanje i količina transkripata iRNK u direktnoj su korelaciji sa aktivnošću gena sa kojih su oni prepisani.
Uočeno je da se genska ekspresija u nekim ćelijama naglo povećava nakon smrti. Primer su glijalne ćelije, a zapaženi skok u njihovoj genetičkoj aktivnosti lako se objašnjava njihovom ulogom u saniranju povreda i inflamaciji mozga. Ovakvi rezultati bili su sasvim očekivani, ali pored ovih gena, naglo je porasla i ekspresija drugih koji učestvuju u procesima vezanim za stres, imunitet, transport, razviće, epigenetičku regulaciju i rak.
Zanimljivo je da je jedan od ključnih aktiviranih razvojnih gena bio HIF (engl. Hipoxia Inducible Factor). On spada u grupu transkripcionih faktora koji učestvuju u odgovoru na niske nivoe kiseonika, a inače je aktivan tokom ranog embrionalnog razvića. Transkripcioni faktori iz ove grupe učestvuju u regulaciji ekspresije brojnih gena koji imaju ulogu u procesima ćelijskog rasta, proliferacije, metabolizma i preživljavanja.
Praktična primena
Rezultati pokazuju da se količina transkripata iRNK menja u vremenskom periodu do 96 sati nakon smrti. Dodatno, iako će ekspresija najvećeg broja gena doživeti skok u prvih pola sata nakon smrti, postoje i oni geni koji se eksprimiraju tek 24 ili 48 sati kasnije. Podaci, dakle, sugerišu da se postepeno gašenje organizma karakteriše, kako smanjenjem aktivnosti velikog broja gena, tako i povećanjem aktivnosti određenih.
Važnost urađenih studija ogleda se u tome što razlike u genskoj ekspresiji nakon smrti mogu uticati na određivanje vremena smrti u forenzici, kao i na rezultate dobijene u različitim istraživanjima, poput onih dobijenih u ispitivanjima moždanog tkiva. Takođe, menjanje genske ekspresije u trenucima nakon smrti vrlo je važno za transplantaciju organa.
Većina studija koje koriste uzorke mozga nakon smrti za istraživanje bolesti poput šizofrenije i Alchajmerove bolesti, ne uzimaju u obzir ćelijsku aktivnost, niti ekspresiju gena nakon smrti. Instinktivno se zaključuje da nakon što srce prestane da kuca prestaje sva aktivnost i u mozgu.
Transplantacija organa je procedura koja spašava živote, ali su nakon nje česte komplikacije. Pri transplantaciji se organ uglavnom uzima iz mrtvog tela donora, te je bitno pitanje koliko je značajan skok ekspresije gena koji učestvuju u tumorogenezi nakon smrti.
Život nakon smrti
Veoma je važno napomenuti da dobijeni rezultati ne ukazuju na preteću zombi apokalipsu. Ekspresija gena nakon smrti sasvim je normalna, jer se ćelije bore sa nečim sa čime se do tada nisu susretale. Pokušavaju da pomognu organizmu na sve moguće načine, a ekspresija gena stoji u samoj srži njihovog funkcionisanja.
Izvori
● Cierra Tolentino, “Thanatos: Greek God of Death”, History Cooperative, August 23, 2022, https://historycooperative.org/thanatos-greek-god-of-death/.
● Pozhitkov, A. E., Neme, R., Domazet-Lošo, T., Leroux, B. G., Soni, S., Tautz, D., & Noble, P. A. (2017). Tracing the dynamics of gene transcripts after organismal death. Open Biology, 7(1). https://doi.org/10.1098/rsob.160267
● Franz, H., Ullmann, C., Becker, A. et al. Systematic analysis of gene expression in human brains before and after death. Genome Biol 6, R112 (2005). https://doi.org/10.1186/gb-2005-6-13-r112
● Dachet, F., Brown, J. B., Valyi-Nagy, T., Narayan, K. D., Serafini, A., Boley, N., … Loeb, J. A. (2021). Selective time-dependent changes in activity and cell-specific gene expression in human postmortem brain. Scientific Reports, 11(1).doi:10.1038/s41598-021-85801-● LaTia Scott, Sheree J. Finley, Clytrice Watson, Gulnaz T. Javan, Life and death: A systematic comparison of antemortem and postmortem gene expression, Gene, Volume 731, 2020, 144349, ISSN 0378-1119, https://doi.org/10.1016/j.gene.2020.144349.
● University of Illinois at Chicago. (2021, March 23). ‘Zombie’ genes? Research shows some genes come to life in the brain after death. ScienceDaily. Pristupljeno 09.01.2024. www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210323131230.htm
● Unraveling the Mystery of Zombie Gene. TheScientist. Pristupljeno 09.01.2024.https://www.the-scientist.com/news/unraveling-the-mystery-of-zombie-genes- 71458
