UEF väitös 29.7.:Uutta tietoa vierasaineiden kanssa vaikuttavista molekyyleistä sukkulamadon avulla

Väitös molekulaarisen lääketieteen alalta

Väittelijä: FM Vuokko Aarnio

Aika ja paikka: 29.7.2014 klo 12, Snellmania L22, Kuopio

FM Vuokko Aarnion väitöstutkimuksessa saatiin tietoa vierasaineiden kanssa vuorovaikutuksessa olevien geenien AHR-1 ja CYP-35A1-5 fysiologisesta toiminnasta. Sukkulamadon avulla tehty tutkimus auttaa ymmärtämään mekanismeja, joilla muun muassa myrkylliset aryylihiilivedyt kuten dioksiinit vaikuttavat elimistöön. Suomessa dioksiineja, jotka aktivoivat aryylihiilivetyreseptoria, voi saada lähinnä Itämeren kalasta. Tutkimustietoa voidaan myös soveltaa arvioitaessa kemikaaleja tai kehitettäessä hoitoja niiden haitallisia vaikutuksia vastaan.

Keskeinen tulos oli, että AHR-1-geeni ja CYP-35A-aliperheen geenit säätelevät rasvahappojen moninaisuutta. Lisäksi kävi ilmi, että AHR-1-geenin puuttuminen häiritsi sukkulamadon kasvua ja aiheutti häiriöitä sukkulamadon kyvyssä liikkua ja munia. Tulokset ennustavat, että aryylihiilivetyreseptori ja CYP-etsyymit liittyvät rasvahappojen säätelyyn myös nisäkkäissä.

Tutkimuksen polttopisteessä AH-reseptori ja CYP-entsyymit

Aryylihiilivetyreseptori (AH-reseptori) on proteiini, joka säätelee useiden geenien ilmenemistä sitoutumalla DNA:han. AH-reseptorin säätelemiä geenejä ovat muun muassa eräät sytokromi P450 -entsyymiperheen jäsenet (CYP-entsyymit). CYP-entsyymit hajottavat monenlaisia vierasaineita kuten lääkkeitä ja myrkkyjä. Ne valmistavat myös kehon omia yhdisteitä kuten rasvahappoja, jotka ovat tärkeitä viestinvälitysmolekyylejä. Nisäkkäiden AH-reseptori aktivoituu ei-toivotusti esimerkiksi ympäristömyrkkyjen kuten dioksiinien vaikutuksesta. Ympäristön ja ravinnon kemikaalit voivat häiritä AH-reseptorin ja CYP-entsyymien normaalia toimintaa elimistössä.

Väitöstutkimuksessa geenejä tutkittiin noin millimetrin pituisen C. elegans -sukkulamadon (Caenorhabditis elegans) avulla. C. elegansin AH-reseptorin vastine on nimeltään AHR-1, ja sillä on 77 proteiinia koodaavaa CYP-geeniä. Sukkulamadon CYP-35A-aliperheen tiedettiin aktivoituvan eräiden ulkoisten kemikaalien vaikutuksesta. Kaikkiaan AH-reseptorin ja CYP-entsyymien toiminnasta C. elegans -sukkulamadossa oli ennestään tietoa vain vähän. Väitöskirjassa tutkittiin AHR-1:n ja CYP-35A-aliperheen fysiologisia perustehtäviä C. elegans -sukkulamadossa käyttäen mutantteja, joilta puuttui toimiva AHR-1-geeni tai yksi CYP-35A-aliperheen geeneistä.

AHR-1 ja CYP-35A-aliperheen geenit säätelevät rasvahappojen moninaisuutta

AHR 1-geeni ja CYP-35A-aliperheen geenien puuttuminen vaikutti eri rasvahappojen suhteellisiin määriin ja niitä säätelevien entsyymien geenien ilmenemistasoihin. Tällä voi olla vaikutusta solujenvälisessä tiedonvälityksessä, jossa käytetään rasvahappoja ja niistä muokattuja yhdisteitä.

Erästä rasvahappoa sisältävää yhdistettä, endokannabinoidi anandamidea, löytyi normaalia enemmän CYP-35A5-mutantista, joten tämä CYP-entsyymi tarvitaan anandamide-välittäjäaineen säätelyssä. Lisäksi CYP-35A-aliperheen entsyymit osallistuvat rasvavarastojen kertymisen säätelyyn C. elegans-sukkulamadossa ja reagoivat ravinnon rasvahappoihin geenien ilmenemisen tasolla.

AHR-1-geenillä rooli sukkulamadon hermosolujen toiminnassa ja kasvun säätelyssä

Väitöstutkimuksessa havaittiin, että AHR-1-geenin puuttuminen mutantissa aiheutti häiriöitä hermosolujen kontrolloimissa toiminnoissa kuten liikkumisessa ja munimisessa. AHR-1-mutantti myös kehittyi hitaammin kuin genotyypiltään normaali mato.

Väitöskirjatyössä löydettiin myös satoja geenejä, joiden ilmenemistaso oli muuttunut toimivan AH-reseptorin puuttumisen vaikutuksesta C. elegans -sukkulamadossa. Tulokset osoittavat, että AH-reseptorilla on rooli ensimmäisen toukkavaiheen aikana kehityksessä, metaboliassa, homeostaasin säätelyssä ja signaalinvälityksessä sekä viimeisen toukkavaiheen aikana hermosolujen toiminnan säätelyssä. AH-reseptorin havaittiin säätelevän myös pseudogeenejä ja muita geenejä, jotka koodaavat ribonukleiinihappoja mutta eivät proteiineja.

Filosofian maisteri Vuokko Aarnion väitöskirja Functions of AHR-1 and CYP-35A Subfamily Genes in Caenorhabditis elegans (AHR-1:n ja CYP-35A5-aliperheen geenien toiminta Caenorhabditis elegansissa) tarkastetaan Itä-Suomen yliopiston terveystieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä toimii dosentti Carina Holmberg-Still Helsingin yliopistosta ja kustoksena tutkimusjohtaja Garry Wong Itä-Suomen yliopistosta. Tilaisuus on englanninkielinen.

Vuokko Aarnio on suorittanut filosofian maisterin tutkinnon (soveltava biotekniikka) Kuopion yliopistossa vuonna 2007 ja filosofian maisterin tutkinnon (tietojenkäsittelytiede) Itä-Suomen yliopistossa vuonna 2014.

Lisätietoja:

Vuokko Aarnio, p. 050 4367 380, vuokko.aarnio (at) 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