hiiva

Kannibaalihiiva toi Nobelin

Ma, 10/03/2016 - 19:50 Jari Mäkinen

Vuoden 2016 Nobel-palkintorumba alkoi tänään lääketieteen palkinnolla. Sen saa japanilainen Yoshinori Ohsumi.

Virallisesti kyseessä on lääketieteen tai fysiologian Nobelin palkinto, ja sen siis saa tänä vuonna 71-vuotias Tokion teknillisen instituutin professori Ohsumi.

Hän on tutkinuyt solujen autofagiaa, eli mekanismia, jolla solut kierrättävät omia soluelimiään, muita solunsisäisiä osiaan ja solun sisälle päässeitä taudinaiheuttajia tai haitallisia viruksia. Autofagia on latinankielinen yhdyssana, ja kuten yleensä, sana itsessään kertoo jo mistä on kyse: "auto" tarkoittaa "itsestään" ja "phagein" on syömistä. Tulos on itsensäsyöminen, eli eräänlainen kannibalismi.

Tutkijat havaitsivat 1960-luvulla merkkejä siitä, että solut voivat tuhota omia osiaan siten, että solu ikään kuin pussitti turhia tai haitallisia osiaan erityisen kalvon sisään ja kuljetti niitä soluissa olevaan niin sanottuun lysosomiin, eräänlaiseen kierrätyskeskukseen. Lysosomi hajottaa jätepussukat noin 40 erilaisen entsyymin avulla ja tuloksena on aineita, joita solu voi käyttää uudelleen tuottaakseen itselleen energiaa tai käyttääkseen rakennusaineinaan.

Vaikka biologit siis tiesivät tästä tuhomekanismista jo 1960-luvulta alkaen, oli sen tarkempi tutkiminen hyvin hankalaa aina siihen saakka, kun Yoshinori Ohsumi keksi 1990-luvun alussa näppärän tavan asian selvittämiseksi.

Hän käytti tavallista leivinhiivaa, sillä sitä käytetään varsin usein solututkimuksissa, koska hiivat ovat varsin yksinkertaisia yksisoluisia sieniä. Ohsumi onnistui selvittämään autofagiaan liittyvät geenit ja edelleen selittämään miten mekanismi toimii hiivalla sekä hieman monimutkaisemmin meidänkin soluissamme.

Ohsumin tutkimusten perusteella solututkimuksessa hypättiin huima askel eteenpäin, kun autofagian merkitys monissa sairauksissa ja fysiologisissa prosesseissa ymmärrettiin. Esimerkiksi nälkiintyminen tai äärimmäinen jano saavat aikaan autofagiaa, kuten myös kehon taistelu tulehduksia vastaan.

Autofagia on myös olennaisessa osassa syövän kehittymisessä sekä hermosairauksissa. Esimerkiksi Parkinsonin tauti, kakkostyypin diabetes ja muut ennen kaikkea ikääntymiseen liittyvät sairaudet ovat osaltaan yhteydessä myös muutoksiin solujen autofagiassa.

Ohsumin työ osaltaan on ollut ja on edelleen tärkeässä osassa, kun näihin sairauksiin yritetään löytää lääkkeitä.

Hiivasta apua keinotekoiselle elämälle

To, 03/27/2014 - 20:54 Jari Mäkinen
Hiivaa

Keinotekoinen elämä ei ole enää kaukana!

Tusina opiskelijaa onnistui ensimmäistä kertaa liittämään toisiinsa hiivan DNA:n palasia toimivaksi kromosomiksi. Kyseessä on suuri askel eteenpäin yrityksissä luoda elämää puhtaalta pöydältä laboratorio-olosuhteissa.

Opiskelijoiden kohteena oli tavallinen leipurihiiva Saccharomyces cerevisiae, mistä otettiin solujen perintötekijöitä ja niiden avulla suunniteltiin ja rakennettiin kokonaan uusi kromosomi.

Tätä aikaisemmin huimin temppu keinotekoisen elämän alalla oli ollut bakteerin genomin syntetisointi, eli keinotekoinen koostaminen. Jo klassikoksi muodostuneessa tutkimuksessa Craig Venter käytti sen tekemiseen 15 vuotta ja 40 miljoonaa dollaria.

Nyt opiskelijat onnistuivat monimutkaisemman hiivan syntetisoinnissa kahdessa vuodessa ja minimaalisella budejtilla – olihan suuri osa opiskelijatyötä.

Hiiva on bakteeria mutkikkaampi tapaus, koska se kuuluu eläinkunnassa aitotumaisten, eli eukaryootien joukkoon. Ne solusta tai soluista, joissa on tuma ja monenlaisia erikoistuneita soluelimiä. Siten ne ovat rakenteeltaan huomattavasti mutkikkaampia ja suurempia kuin esitumalliset bakteerit ja arkit.

Opiskelijahankkeessa kokoon palasista harsittu keinotekoinen hiivakromosomi on 272 871 emäsparia pitkä, eli se on "vain" 2,5 % koko noin 12 miljoonaa paria sisältävästä hiivan kromosomista.

"Tämä on varsin kunnioitusta herättävä osoitus aitotumallisen solun kromosomin uudelleen suunnittelusta, ei vain keinotekoisen DNA:n rakentamisesta", sanoo Farren Isaacs, Naturen haastattelema Yalen yliopiston geneetikko, joka ei ollut mukana tässä hankkeessa. "Voi selvästi nähdä, että tässä haetaan menetelmiä kokonaan uudelle ajalle biologiassa. Siinä perintötekijöitä voidaan suunnitella kokonaan uudelleen.

Tänään Science-lehdessä julkaistun tutkimuksen tutkijaryhmä aikookin jatkaa nyt työtään ja rakentaa koko S. cerevisiaen genomin viiden vuoden kuluessa.

Geenin kasaaminen alkoi New Yorkin yliopistossa hiivan geenin kanssa työtä pitkään tehneen Jef Boeken hankkeena. Hän halusi tehdä genomin siten, että siihen voitaisiin tehdä olennaisia muutoksia – ei vain leikata palasiksi ja koota uudelleen samassa järjestyksessä. Boeken tarkoituksena oli karsia DNA:sta pois joitain perintötekijöitä, jotta niiden tärkeys ja toiminta voitaisiin saada selville.

"En epäillyt lainkaan, etteikö geenin kokoaminen palasista onnistuisi", toteaa Boeke, ja jatkaa: "Olennaisempaa olikin se, että teemme jotain uutta. Voimme esimerkiksi laittaa jotain uutta mukaan genomiin".