Οι Hibernators είναι ζόμπι; Μη Γενετικά Μιλώντας…

Απαιτείται συνεπής γενετική και επιγενετική ρύθμιση για τη διατήρηση της περίπλοκης ομοιόστασης που είναι η ζωή, και φαίνεται ότι ένας βαθμός αυτής της ρύθμισης συνεχίζεται μέχρι το θάνατο. Πρόσφατες μεταθανάτιες μελέτες έχουν εντοπίσει ένα υποσύνολο γονιδίων που φαίνεται να ζωντανεύουν ώρες και ημέρες μετά τον θάνατο του οργανισμού. αυτά τα λεγόμενα "γονίδια ζόμπι" έχουν εμπλακεί σε μια τεράστια γκάμα κεντρικών κυτταρικών διεργασιών. Ο σκοπός της ενεργοποίησής τους μετά το θάνατο παραμένει μυστικός και αν αυτή η σειρά γονιδίων είναι σχετική με τους ζωντανούς δεν είναι γνωστό. Αυτό που θέλησε να εξερευνήσει η ερευνητική μας ομάδα ήταν:όταν τα ζώα ωθούνται στα όρια της ελαστικότητάς τους, η γονιδιακή έκφραση μιμείται ένα προφίλ έκφρασης που μοιάζει με ζόμπι;

Προερχόμενοι από ένα εργαστήριο που εργάζεται σε ακραίες στρατηγικές επιβίωσης ζώων και προσαρμογές, όπως η κατάθλιψη του μεταβολικού ρυθμού που χρησιμοποιείται για να ξεπεραστούν οι σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, μια ερώτηση ήρθε αμέσως στο μυαλό μας αφού διαβάσαμε το έργο του Pozhitkov και των συναδέλφων του, «Tracing the dynamics of gene transcripts after οργανικό θάνατο». Η ερώτησή μας, που μπορούσε να απαντηθεί μόνο μέσω αυστηρών επιστημονικών πειραματισμών, επικεντρώθηκε στη διερεύνηση της σχέσης μεταξύ θανάτου και μιας κατάστασης παραλίγο θανάτου σε ένα ζωντανό βιολογικό σύστημα, δηλαδή τη χειμερία νάρκη των θηλαστικών. Πιο συγκεκριμένα, η υπόθεσή μας που βασίζεται στην περιέργεια ήταν ότι η χειμερία νάρκη, η οποία αντιπροσωπεύει το πλησιέστερο ζωντανό και φυσικό φαινόμενο θηλαστικών στον θάνατο, θα εμφάνιζε ένα προφίλ γονιδιακής έκφρασης που είναι παρόμοιο με το προφίλ των γονιδίων των ζόμπι που ενεργοποιούνται μετά τον θάνατο.

Η χειμερία νάρκη είναι μια ακραία χειμερινή στρατηγική επιβίωσης στην οποία τα μικρά θηλαστικά βυθίζονται σε βαθιά ταραχή μειώνοντας τον μεταβολικό ρυθμό τους και ρίχνοντας τη θερμοκρασία του σώματος. Πράγματι, ο ορισμός της χειμερίας νάρκης μοιάζει αρκετά με αυτόν του θανάτου, με δύο βασικές διαφορές. Πρώτον, η χειμερία νάρκη περιλαμβάνει την ακραία καταστολή, αλλά όχι την πλήρη διακοπή, των ζωτικών λειτουργιών του σώματος, όπου ο μεταβολικός ρυθμός μπορεί να πέσει περισσότερο από 90% σε σύγκριση με τους ρυθμούς ανάπαυσης. Δεύτερον, η χειμερία νάρκη είναι αναστρέψιμη, ενώ ο θάνατος είναι το αδιαμφισβήτητο τέλος της ζωής. Έχοντας κατά νου αυτά τα αναπόσπαστα κομμάτια του παζλ, ξεκινήσαμε να διερευνήσουμε τη ρύθμιση των «γονιδίων ζόμπι» σε ένα ζωντανό, αλλά μεταβολικά ακινητοποιημένο βιολογικό σύστημα.

Για να ελέγξουμε την υπόθεσή μας, σχεδιάσαμε μια σειρά πειραμάτων για να εξετάσουμε τη γονιδιακή έκφραση ενός συνόλου 45 αντιπροσωπευτικών γονιδίων ζόμπι σε πολλαπλούς ιστούς (ήπαρ, φλοιός εγκεφάλου, υποθάλαμος, καρδιά, μύες, μυελός των οστών και καφέ λιπώδης ιστός) κατά τη διάρκεια της βαθιάς ταραχής. σε επίγειους σκίουρους με δεκατρείς γραμμές (Ictidomys tridecemlineatus ) και συγκρίνοντας τα ευρήματά μας με ευθερμικούς (ενεργούς) σκίουρους. Αντιπροσωπευτικά «γονίδια ζόμπι» επιλέχθηκαν για να έχουν κάλυψη των κύριων λειτουργικών κατηγοριών που παρατηρήθηκαν μετά τον θάνατο, συμπεριλαμβανομένων:διεργασίες που ανταποκρίνονται στο στρες όπως η ανοσία, η φλεγμονή, η απόπτωση, καθώς και η ανάπτυξη, η μεταφορά, ο καρκίνος και οι επιγενετικοί μηχανισμοί. Τα επίπεδα μεταγραφής γονιδίου ζόμπι ποσοτικοποιήθηκαν στο ήπαρ χρησιμοποιώντας qRT-PCR και οι διαθέσιμες αποθήκες μεταγραφικών δεδομένων εξορύσσονταν για να εξεταστεί η ρύθμιση του γονιδίου ζόμπι στους υπόλοιπους ιστούς. Ίσως δεν αποτελεί έκπληξη, τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι τα προφίλ αδρανοποίησης και μεταθανάτιας γονιδιακής έκφρασης ΔΕΝ ήταν παρόμοια ή, με άλλα λόγια:Οι αδρανείς δεν είναι ζόμπι.

Τι σημαίνει όμως να πούμε ότι οι χειμερινοί ύπνοι δεν είναι ζόμπι; Από βιολογική σκοπιά, η μελέτη μας δείχνει τον βαθμό στον οποίο οι χειμερινοί ύπνοι σταματούν βαθιά τη μεταγραφή γονιδίων, επιβιώνουν μόνο στα μεταγραφήματα που είναι κρίσιμα για την επιβίωση και δεν απαιτούν γονίδια ζόμπι που θα μπορούσαν να αντιστοιχούν στην τελευταία λύση του κυττάρου σε εξαιρετικά στρεσογόνα περιβάλλοντα.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα τι μπορεί να σημαίνει αυτό για τους χειμερινούς ύπνους και τους ζωντανούς, ίσως είναι χρήσιμο να φέρουμε στο φως τις τρεις κορυφαίες τρέχουσες θεωρίες που προσπαθούν να εξηγήσουν τον σκοπό των γονιδίων των ζόμπι. [1] Μετά το θάνατο, τα κύτταρα που είναι ακόμα ζωντανά αντιμετωπίζουν πιέσεις στο μικροπεριβάλλον και ενεργειακές ανισορροπίες που απαιτούν την ενεργοποίηση οδών υπέρ της επιβίωσης. [2] ότι η αποσύνθεση των καταστολέων και της σφιχτής συσκευασίας χρωματίνης έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση γονιδίων που τυπικά καταστέλλονται (δηλαδή μετά την ανάπτυξη του οργανισμού). και/ή [3] το γεγονός ότι ο θάνατος του οργανισμού δεν έχει ως αποτέλεσμα την στιγμιαία διακοπή λειτουργίας όλων των κυττάρων.

Με αυτές τις θεωρίες κατά νου, το γεγονός ότι η χειμερία νάρκη μπορεί να θεωρηθεί ότι ρυθμίζεται πιο αυστηρά από τον θάνατο και ομοίως δεν μοιάζει με τον θάνατο με μεταγραφικό τρόπο. Συνοψίζοντας, παρά τον φαινότυπο που μοιάζει με ζόμπι που εμφανίζουν οι χειμερινοί ύπνοι ενώ βρίσκονται σε βαθιά ταραχή, τα γονίδιά τους είναι κάθε άλλο παρά νεκρά. Από όσο γνωρίζουμε, αυτή είναι η πρώτη μελέτη που διερευνά τις αντιδράσεις των γονιδίων των ζόμπι σε μια κατάσταση παραλίγο θανάτου και ελπίζουμε να μην είναι η τελευταία.