Lontoolaisen Queen Mary University of Londonin (QMUL) tutkijat ovat nyt löytäneet tärkeän osan mekanismista, joka vaikuttaa siihen, miten kromosomit vetäytyvät erilleen solunjakautumisen aikana niin, että kumpaankin uuteen soluun tulee yksi kokonainen sarja.
“Solunjakautumisen aikana emosolu jakaantuu kahdeksi tyttärisoluksi, ja tämän prosessin aikana emosolussa oleva DNA jakautuu kahdeksi yhtä suureksi joukoksi, jotka ovat kromosomien muodossa. Tätä varten mikrotubuluksiksi kutsutut köysimäiset rakenteet tarttuvat kromosomeihin kinetokoriksi kutsutussa erityiskohdassa ja vetävät DNA:n erilleen”, sanoo tohtori Viji Draviam, QMUL:n biologisten ja kemiallisten tieteiden tiedekunnan rakenteellisen solu- ja molekyylibiologian vanhempi lehtori.
“Olemme tunnistaneet kaksi proteiinia – pieniä molekyylisiä koneita – jotka mahdollistavat oikeanlaisen kiinnittymisen kromosomien ja mikrotubulusten välillä. Kun nämä proteiinit eivät toimi oikein, solut voivat menettää tai saada kromosomin. Tämä löydös antaa meille välähdyksen tärkeästä vaiheesta solunjakautumisprosessissa.”
Tutkimus, joka julkaistaan tänään (perjantaina 28.7.2017) Nature Communications -lehdessä, auttaa selittämään niin sanottua aneuploidiaa — kun soluihin päätyy väärä määrä kromosomeja.
Käyttämällä korkean resoluution mikroskooppeja elävien ihmissolujen sisäisen toiminnan videoimiseksi tohtori Draviam ja hänen kollegansa Cambridgen yliopistosta (Yhdistynyt kuningaskunta) ja Heidelbergissä (Saksa) sijaitsevasta Euroopan molekyylibiologian laboratoriosta havaitsivat, että kaksi proteiinia – Aurora-B-kinaasi ja BubR1:een sidottu PP2A-fosfataasi – toimivat vastakkain lisäten tai poistaen fosfaattiryhmiä kontrolloidakseen mikrotubulusten oikeanlaista kiinnittymistä kromosomeihin.
Tohtori Draviamin tohtorikoulutettava Duccio Conti sanoi: “Havaitsimme, että Aurora-B-kinaasin ja BubR1:een sitoutuneen fosfataasin välinen tasapaino on tärkeää oikean kromosomimäärän ylläpitämiseksi ihmissoluissa.”
Solunjakautumisen taustalla olevien molekulaaristen mekanismien ymmärtäminen voisi auttaa useiden sairauksien ja häiriöiden hoidossa.
“Aggressiivisissa syövissä on usein epäsäännöllinen kromosomimäärä. Ihmisen normaaleissa soluissa on yleensä 23 kromosomiparia, mutta syöpäsoluissa voi olla 50 tai enemmän kromosomeja. Jotta aneuploidian perimmäinen syy voitaisiin erityisesti diagnosoida ja jotta aneuploidiaa voitaisiin erityisesti kohdistaa tai hoitaa, on ymmärrettävä, mikä aneuploidian ylipäätään aiheuttaa”, lisäsi tohtori Draviam.
Joillakin ihmisillä on syntyessään mutaatioita, jotka altistavat heidät aneuploidialle. Yksi tällainen sairaus on mosaiikkimainen variegated aneuploidia (MVA), jossa potilailta puuttuu pieni osa BubR1-proteiinista. Kyseessä on hyvin harvinainen sairaus, mutta sairastuneet voivat kärsiä mikrokefaliasta (normaalia pienempi pää), rajoittuneesta kasvusta, aivojen ja hermoston ongelmista, kehitysviiveestä, kehitysvammaisuudesta ja kouristuskohtauksista sekä lisääntyneestä syöpäriskistä.
Tohtori Draviam sanoi: “On hyödyllistä nähdä, mitkä ovat AuroraB-kinaasin tasot MVA-potilailla, joiden DNA:sta puuttuu osia BubR1-geenistä. BubR1:n menettämisen vastapainoksi näillä potilailla voitaisiin ehkä vähentää Aurora-B:tä. Olemme myös uteliaita tietämään, kiinnittyvätkö kromosomit normaalisti potilailla, joilta puuttuu BubR1:een sitoutunut fosfataasi. Tämä voi paljastaa uusia tapoja puuttua kromosomien lukumäärän lisämuutoksiin, joita havaitaan BubR1-mutaatioista kärsivillä potilailla.”
“Hedelmöityshoidoissa on hyödyllistä tutkia näiden kahden proteiinin pitoisuuksia kinetokorissa, jotta voidaan valita terveitä munasoluja, jotka istutetaan naisten kohtuun, jotta heillä olisi parhaat mahdollisuudet onnistuneen raskauden saavuttamiseen.”
Tohtori Draviam totesi lopuksi: “Koska tämä työ edistää kromosomien segregaatioprosessin molekulaarista ymmärtämistä, se tukee tulevaisuudessa ennakoivien markkereiden tai lääkekohteiden kehittämistä erilaisiin häiriöihin, jotka liittyvät epäsäännölliseen kromosomimäärään.”