Hogyan keressük a tűt a genetikai szénakazalban?

2022. október 24. hétfő

Emlékeztek még rá mi a különbség a kromoszómáinkban lévő DNS és a sejtekben átíródott RNS között?

A DNS ugye tartalmazza lehetséges génjeinket és ezek szabályozó elemeit. Az RNS-be viszont minden egyes sejt esetében csak azok a gének és egyéb szabályozó elemek íródnak át, amelyek az élőlény adott sejttípusának adott állapotában működnek. Egy sejtben található RNS vizsgálatával tehát pillanatfelvétel készíthető egy meghatározott funkciójú sejtről egy adott pillanatban. Ahhoz lehet hasonlítani, hogy van egy szakácskönyvünk (DNS) amiből barátunk születésnapjára kiválasztjuk kedvenc ételét, kijegyzeteljük egy papírcetlire (RNS), majd a cetli alapján elkészítjük az ételt (fehérje).

 

Intézetünk munkatársai, Hrabovszky Erik és munkacsoportja, nemrég megjelent cikkében azt vizsgálta, hogy a női ivari ciklus és a termékenység szabályozásában, a pubertásban és a menopauzában fontos szerepet játszó agyi idegsejtekben milyen gének aktiválódnak. A vizsgált sejtek a hypothalamus-ban találhatók. A hypothalamus az agynak az az ősi és életfontosságú része, mely a központi idegrendszer és a test működésének szabályozását hangolja össze. Több alterülete (idegmagja) felelős a hormontermelés szabályozásáért és ezáltal meghatározó a test alapvető homeosztatikus funkcióinak irányításában. Az egyik magjában található kisspeptin tartalmú idegsejtek érzékelik a petefészekben a peteérés körül termelődő ösztrogén mennyiségét és ezáltal részt vesznek a női nemi ciklus (menstruáció-peteérés) szabályozásában. De az élet során az ivari ciklus beindításában (menarche), majd annak leállását követően (menopauza) is fontos élettani szerepük van. Alapvetően meghatározóak tehát a termékenység szabályozásában.
Hrabovszky Erik és munkatársai arra voltak kíváncsiak, hogy a sejtekre ható ösztrogén milyen változásokat okoz a kisspeptin sejtekben, mi változik meg abban, ahogy ezek a sejtek a külvilágot érzékelik, és a nemi ciklus különböző fázisaiban hogyan változik viselkedésük. Mely génjeik aktiválódnak, illetve kapcsolnak ki a nemi ciklus két ellentétes fázisában?
Ha valaminek a változására vagyunk kíváncsiak, akkor meg kell nézni mi-mire változik, azaz kell egy A és egy B állapot, amit összehasonlíthatunk. Ahhoz, hogy a kutatók megnézhessék a sejtek milyen géneket fejeznek ki a ciklus azon részében amikor az ösztrogén szintje alacsony (menstruáció), eltávolították a kísérleti állatok petefészkét, hogy az ne termelhessen ösztrogént. Egy részükben (A csoport) így nézték meg a kisspeptin sejtek RNS készletét, másik részükben (B csoport) pedig egy kis kapszulát ültettek az állat bőre alá melyből a petefészek eredetű ösztrogén hiányának pótlására alkalmas ösztrogén hormon (ösztradiol) szabadult fel, peteérés körüli állapotra jellemző vérszintet eredményezve. Ezután összehasonlították a két RNS mintázatot.

 

Hogy mindezt megtehessék, a legmodernebb technikai fegyvertárat kellett használniuk.
Az elsőként az egerek kb. másfél centis agyából ki kellett keresniük azt a néhány 10 mikrométer méretű idegmagot (nucleus arcuatus), amiben a kisspeptin sejtek vannak. Ehhez a „laser-dissection” módszert használták. A megfelelő módon elaltatott állatok agyát villámgyorsan lehűtötték, hogy „befagyasszák” a sejtek biokémiai folyamatait és ezáltal megőrizzék az adott pillanatban jelenlevő RNS molekulákat. A fagyasztott agyból vékony, 20 mikrométer vastag szeleteket vágtak. Ezután az egér agyának térképét felhasználva (mert hogy ilyen is van) kikeresték a megfelelő apró agyi magot a hypothalamusban, majd azt egy erre alkalmas mikroszkóp alatt lézerrel körbevágták és egy mintagyűjtő kapszulába gyűjtötték.

A következő lépésben azt vizsgálták meg, hogy a mintákban milyen RNS molekulák és milyen mennyiségben vannak jelen. Ehhez valamennyi RNS molekulát először komplementer DNS-é alakították át reverz transzkripcióval. Itt a klasszikus genetikai információáramlás DNS->RNS irányával ellentétes irányba RNS->DNS másolják az információt egy retrovírusokból származó enzim segítségével. Erre a lépésre azért van szükség, mert a szekvenálás technikai elemei az egyszálú RNSt nem tudják használni, ehhez kettőszálú DNSre van