UEF väitös 28.7. Altistuminen metyylielohopealle ja mangaanille muuttaa proteiinin kypsyyteen liittyviä mekanismeja ja solujen välistä vuorovaikutusta

Sekä pitkäaikainen että akuutti altistuminen raskasmetalleille kuten metyylielohopealle tai mangaanille vaikuttaa proteiinin herkkään kypsymisprosessiin ja aiheuttaa muutoksia solulimakalvostoon liittyvien geenien ilmenemisessä, osoittaa MSc Martina Rudgalvyten väitöstutkimus. Solujenvälisten kuljettajageenien ilmenemisen lisääntyminen viittaa solujen viestintäprosessien muutoksiin.

Väitöstutkimuksen päätavoitteena oli löytää mahdollisia uusia molekyylikohteita ja -mekanismeja liittyen metyylielohopea- ja mangaanialtistumisten aiheuttamaan toksisuuteen C. elegans -sukkulamadossa. Uusia, globaaleja genomiikan menetelmiä käyttäen löydettiin useita uusia, eri tavoin ilmenevä geeniperheitä, jotka voivat liittyä metyylielohopea- ja mangaanialtistumisten aiheuttamaan toksisuuteen ja saattavat olla metallille altistumiseen liittyvien patologisten oireiden taustalla altistumisen aikana ja myös kauan tämän jälkeen. Tutkimuksessa löydettiin solulimakalvostoon, mitokondrioihin sekä solujenväliseen viestintään ja säätelyyn liittyviä geeniryhmiä, joiden kautta saadaan uusia mahdollisia raskasmetallien myrkyllisyyden analysointikohteita. Lisäksi tutkimuksessa löydettiin geenejä, joiden tuoteproteiinit sijaitsevat eläimen ulkoisessa tukirangassa ( lpr-5 , dpy-7 , fkb-5) , mikä viittaa tämän rakenteen osallisuuteen stressireaktion synnyssä. Näitä geenejä sääntelee insuliinisääntelyprosessin jäsen daf-2 , ja tämä havainto tukee aiemmin näytettyä insuliinireitin osallisuutta stressireaktiossa. Moni tässä tutkimuksessa havaituista solulimakalvostoon liittyvistä geeneistä voi liittyä solujen sääntelyyn proteiinisynteesiprosessin kautta. Tämä alue voi olla lupaava tulevaisuuden tutkimuskohde etsittäessä metyylielohopea- ja mangaanialtistumisesta koituvien haittavaikutusten kehittymiseen liittyviä mekanismeja.

Soluissa tapahtuvat muutokset eivät liity ainoastaan DNA-ketjun muutoksiin, vaan myös proteiinimuutoksiin DNA:ssa. Näitä kutsutaan epigeneettisiksi muutoksiksi, ja ne on viime aikoina yhdistetty erilaisiin ihmisten sairauksiin, esimerkiksi syöpään. Väitöstutkimus osoittaa, että altistuminen raskasmetalleille saattaa muuttaa solun epigeneettistä kaavaa, joka voi siirtyä jälkeläisiin.

Sekä metyylielohopea että mangaani ovat luonnollisesti esiintyviä raskasmetalleja. Metyylielohopea on kuitenkin mangaania paljon myrkyllisempi, ja siitä on tullut merkittävä kansanterveydellinen huolenaihe kansainvälisesti. Sekä metyylielohopea- että mangaanimyrkytyksen neurologiset oireet, kuten lihasten heikkous, näkökyvyn heikentyminen sekä puhe- ja kuulohäiriöt, voivat viivästyä ja kehittyä pitkän aikaa altistumisen jälkeen, vaikka altistumisen lähde on jo eliminoitu. On esitetty, että altistuminen näille metalleille saattaa johtaa hermoston rappeutumissairauksien kehittymiseen, esimerkiksi Parkinsonin tautiin, Alzheimerin tautiin ja ALS-tautiin. Metalleille altistuminen raskausaikana saattaa aiheuttaa häiriöitä alkion kehittymisessä ja epämuodostumia, ja voi vaikuttaa lapsen kehittymiseen myöhemminkin. Molemmilla metalleilla on samanlaisia molekyylitason vaikutuksia soluihin. Mitokondriot ovat metallien pääkohteena. Metallit edesauttavat vapaiden radikaalien ylituotantoa, joka häiritsee solujen energiantuotantoa, muuttaa kalsiumin homeostaasia, aiheuttaa DNA- ja proteiinivaurioita, häiritsee solusykliä ja saattaa jopa johtaa solukuolemaan.

C. elegan s -sukkulamatoa on käytetty sopivana malliorganismina usealla eri tieteenalalla vuosikymmenten ajan, mukaan lukien toksikologiassa. Madon läpinäkyvä ruumis mahdollistaa elinten ja solujen rakenteiden tarkastelun. Lajin lyhyen elinkaaren ja suuren jälkeläismäärän ansiosta voidaan analysoida pitkäaikaisvaikutuksia ja kehittymistä.

Väitöstutkimuksessa tuotetun aineiston kautta saadaan uutta tietoa raskasmetallien aiheuttamista solureaktioista ja lisää tietoa raskasmetallien myrkyllisyydestä. Tulevaisuudessa tutkimuksen tiedot voivat auttaa viranomaisia kehittämään luotettavampia metallimyrkytyksen diagnosointitekniikoita sekä strategioita, joilla voidaan pienentää tai välttää raskasmetallimyrkytyksen aiheuttamia haittavaikutuksia.

MSc Martina Rudgalvyten toksikologian alaan kuuluva väitöskirja Gene expression and epigenetic modifications in Caenorhabditis elegans induced by methylmercury and manganese (Metyylielohopean ja mangaanin aiheuttamat epigeneettiset ja geenien ilmenemisen muutokset Caenorhabditis elegans -madossa) tarkastetaan Terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii professori Hilde Nilsen Oslon yliopistosta ja norjalaisesta Akershusin yliopistollisesta sairaalasta, ja kustoksena professori Garry Wong Macaon yliopistosta.

Martina Rudgalvyte on syntynyt vuonna 1984 Liettuassa. Hän on suorittanut kandidaatin tutkinnon molekulaarisen biologian alalta Vilnan yliopistossa vuonna 2006 sekä maisterin tutkinnon genetiikan alalta Vilnan yliopistossa vuonna 2008.

Väittelijän painolaatuinen kuva löytyy osoitteesta https://kuvapankki.uef.fi/guest/#1468908049805

Lisätietoja ja yhteydenotot:

Martina Rudgalvyte, puh. 044 5224499, sähköposti: martina.rudgalvyte@uef.fi

Yrityksestä

Itä-Suomen yliopisto on yksi Suomen suurimmista tiedeyliopistoista. Yliopiston toiminnassa korostuu monitieteisyys. Opetusta on yli sadassa pääaineessa. Tasokkaan opetuksen lisäksi yliopisto tarjoaa opiskelijoilleen nykyaikaisen opiskeluympäristön, jota kehitetään jatkuvasti. Yliopistolla on kampukset Joensuussa, Kuopiossa ja Savonlinnassa. Tiedekuntia on neljä: filosofinen tiedekunta, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, terveystieteiden tiedekunta sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunta. Yliopistossa on noin 15 000 opiskelijaa ja se työllistää lähes 2 800 henkilöä.

Yhteyshenkilöt

  • Itä-Suomen yliopisto
    Joensuu / Kuopio / Savonlinna
    http://www.uef.fi
  • Joensuun kampus
    Yliopistokatu 2, PL 111, 80101 Joensuu
  • Kuopion kampus
    Yliopistonranta 1, PL 1627, 70211 Kuopio
  • Savonlinnan kampus
    Kuninkaankartanonkatu 5-7, PL 86, 57101 Savonlinna

Tilaa