DNA avaldumine muutub koos aastaaegadega

13. mai 2015 kell 19:48



DNA-imageGeenid ja nende avaldumine näib olevat väga kindel ja muutumatu. Kooli bioloogiatunnis õpetati, et geenide ekspressioon on suures osas keskkonna poolt mõjutamatu. Mida enam seda valdkonda aga uuritakse, seda enam leitakse tõendeid vastupidises. Epigeneetika on termin, mida alates 1963. aastast kasutatakse selleks, et kirjeldada keskkonna mõju geenide avaldumisele ja selgub, et geenide avaldumine sõltub lisaks paljudele muudele keskkonnateguritele isegi ilmast ja aastaajast.

 

Talviti ägenevad sageli erinevad põletikulised haigused. Vaatame aknast välja ja süüdistame oma terviseprobleemides külma tuult ja vihma. Päevadel, kui päikest on näha parimal juhul vaid loetud tunnid, räägime valguse ja D-vitamiini puudusest ning otsime abi vitamiinipurgist. Ent talveöödel aktiveeruvad inimese kromosoomides need geenid, mis kodeerivad just neid valke, mis aitavad meid külmetushaiguste eest kaitsta. Geenide ekspressiooni muutumise toimel luuakse kehas miljardeid väikesi immuunsüsteemi T-rakke, mille eesmärk on astuda vastu gripihooajale. DNA reageerib hooaegadele, muutes inimese kehakeemiat olenevalt aastaajast.

Sellise avastusega tulid Inglise ja Saksa teadlased välja teadusajakirjas Nature Communications 2014. aasta septembris. Nende uuringu põhjal on ligi viiendiku inimgeenide avaldumine sõltuv aastaaegadest. Talvel sisaldab veri rohkem immuunsüsteemi haigusetekitajatele reageerivaid rakke, samas kui suvel on veres enam rasva põletavaid, lihaseid moodustavaid ning vett kehas hoidvaid hormoone. Need hooajast sõltuvad muutused võivad aidata paremini mõista ka selliseid põletikulisi haigusi nagu kõrgvererõhktõbi ja autoimmuunhaigusi nagu I tüübi diabeet.

 

Kuidas reageerivad geenid aastaaegadele?

Aga kuidas see siis toimub? Üllataval kombel ei ole keegi seda varem uurinud. On teada, et osa geenide avaldumine oleneb päevaajast. Kuid Cambridge’i teadlase Chris Wallace’i sõnul ei ole varem vaadeldud, kuidas geenide avaldumine muutub terve aasta jooksul.

Selleks, et oma küsimustele vastuseid leida, kombineerisid Wallace ja teised töö kaasautorid nelja eelneva uuringu andmeid, mis võimaldas neil vaadelda kuuest riigist pärit enam kui 1000 inimese DNA-d. Eelkõige oli selleks vaja leida uuringud, mis vaatlesid samade inimeste geene terve aasta vältel. Kuna uuringusse kaasatud inimesed olid pärit Saksamaalt, Austraaliast, Ameerika Ühendriikidest, Suurbritanniast, Islandilt ja Gambiast, siis oli teadlastel võimalik identifitseerida väga olulisi erinevusi inimeste vahel olenevalt nende kodumaa laiuskraadidest.

Vererakkude puhul avaldus aastaajaline erinevus umbes 5000 geeni osas. Ning kuna uuringus pöörati erilist tähelepanu valgetele verelibledele, on arusaadav, et enamik leitud geneetilisi muutusi puudutasid immuunsüsteemi toimimist. „Põletik on keha reaktsioon kahjustavale tegurile ning talvel oleme neile rohkem vastuvõtlikud,“ kommenteeris Wallace. Gambias, kus ei ole külma talve, toimus sarnane muutus geenide avaldumises vihmahooajal, kui malaariaoht on kõrgeim. Evolutsiooni kontekstis on selline muutuv geenide avaldumine hea, sest 20. sajandini oli peamine suremuse põhjus nakkushaigused. Kuid tänapäeval, valdavalt istuva elulaadi tingimustes, on hooajati agressiivsemalt reageeriv põletikureaktsiooni süsteem probleemiks, kuna see suurendab meie riski haigestuda südamehaigustesse ja autoimmuunhaigustesse.

Ei ole veel teada, millised on need vihjed, mille põhjal aastaajalised muutused geenide ekspressioonis toimuvad. Need võivad olla käitumuslikud, nagu rohkem siseruumides viibimine, või toidust sõltuvad. Kõige suurema tõenäosusega on põhjuseks keskkondlikud muutused – näiteks päeva pikkuse muutumine, sest valgus on oluline tegur, mis kontrollib kehakella reguleerivaid geene. Samas, Gambias ei muutu päeva pikkus aasta jooksul kuigi oluliselt. Võimalik, et reguleerivaks teguriks on hoopis õhutemperatuur. „Me ei saa olla kindlad, mis seda põhjustab, ainus, mida saame öelda, on see, et inimesed, kes on kohanenud oma elukeskkonnaga, on ka kohandanud oma geenide avaldumist olenevalt keskkonna varieerumisele,“ sõnas Wallace. Tema sõnul oleks järgmine huvitav väljakutse võrrelda ühes linnas elavate kohalike inimeste ja immigrantide geenide avaldumist.

 

Allikad: Wired, Wikipedia, Nature

Foto: onb.it

 

Toimetas Katrin Suik

 

NB! Telegram tegutseb tänu lugejate abile. Kui sinu arvates on Telegramis ilmuv info vajalik ja oluline, võid soovi ja võimaluse korral meid toetada. Telegrami lugeja vabatahtliku toetuse tegemiseks vajaliku info leiad siit.