Doktoritöö paljastab valgusünteesi ja genoomi stabiilsuse ootamatud seosed bakteris Pseudomonas

Petri tassi vaatlus laboris
Autor: Mariana Tulf

Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis valminud doktoritöö uurib, kas ja kuidas valgusünteesi ajutisena näiv eksimus võib tuua kaasa püsiva muutuse DNA-s.

Pikka aega peeti ribosoomi omadust valgusünteesil vigu teha üsna kahjutuks, sest valesti kokku pandud valgud on lühiealised ja rakk lagundab need kiiresti. Karl Jürgensteini doktoritöö „Valgusünteesi täpsuse ja genoomi stabiilsuse tingimuslik põimumine bakteriperekonnas Pseudomonas“ seab selle dogma uude valgusesse, uurides, kas ajutine eksimus valgusünteesil võib vallandada uutele rakupõlvkondadele edasikanduvaid muutusi DNA-s.

Idee tuum seisneb selles, et kui ribosoom teeb mõne valgu (näiteks DNA-d kopeeriva ensüümi) sünteesimisel vea, võib ka selle valgu enda töö muutuda pisut ebakindlamaks. Sõltuvalt valgu funktsioonist võib see omakorda viia vigade kaskaadini, mis põhjustab vigu replikatsioonil ja seeläbi mutatsioone DNA-s. Kuigi sarnaseid seoseid on varem näidatud soolekepikese (Escherichia coli) rakkudes, uuris Karl Jürgenstein oma töös suhte üldisust bakterite perekonnas Pseudomonas, mille esindajaid leidub nii keskkonnas kui inimese organismis.

Uuringus häiriti valgusünteesi täpsust kahel viisil: eemaldades tRNA-molekulide normaalseks talitluseks vajalikud ensüümid TruA ja RluA ning muutes ribosoomi valku uS5, mis osaleb kaudselt õige ja vale koodoni äratundmises.

Tulemused tõid kaasa nii ootuspärast kui ka üllatavat. Näiteks ensüümi TruA puudumisel vähenes valgusünteesi täpsus ja rakud hakkasid mutatsioone koguma viis korda kiiremini. Samas aga uS5 ribosoomivalgu mutantide puhul selgus, et kõige vigasema valgusünteesiga mutandis jäi mutatsioonisagedus hoopis muutumatuks. See viitab, et vigade hulk üksi ei ennusta mutageenset tulemust, vaid otsustav on see, millised eksimused on sagedasemad ja milliseid konkreetseid valke ribosoom valesti sünteesib.

Kuna bakteriaalsetel ensüümidel on otsesed sugulased ka inimrakkudes (nt TruA homoloog PUS1, mida seostatakse pärilike haiguste ja vähitüüpidega), aitab bakterites tehtud alusteaduslik avastus tulevikus paremini mõista ka inimorganismis toimuvat.


Karl Jürgenstein kaitseb oma doktoritööd „Valgusünteesi täpsuse ja genoomi stabiilsuse tingimuslik põimumine bakteriperekonnas Pseudomonas“ 1. septembril kell 14.15 Tartu Ülikooli molekulaar- ja rakubioloogia instituudis. Doktoritöö tulemused aitavad paremini mõista raku toimimise baasmehhanisme ning loovad aluse senisest teaduspõhisemate lahenduste ja ravimite väljatöötamiseks inimeste haiguste vastu.