Carmen Birchmeier professzor, a berlini Max Delbrück Molekuláris Medicina Központ (MDC) jelátvitel kutatócsoportjának vezetője és kollégái feltárták e sejtmagok néhány titkát. A Nature Communications folyóiratban megjelent beszámolójukból kiderül, hogy a sejtmagok génexpresszióját vizsgálták egy egészen újszerű technikával, az úgynevezett egymagú RNS szekvenálással. Ennek során aztán a genetikai aktivitás váratlanul nagy változatosságával találkoztak.
Az izomrostok teljes szövetekhez hasonlítanak
"Magjainak heterogenitása miatt egyetlen izomsejt szinte szövetként viselkedhet, amely nagyon különböző sejttípusokból áll. Ez lehetővé teszi a sejt számára, hogy eleget tegyen számos feladatának, például az idegsejtekkel való kommunikációnak vagy bizonyos izomfehérjék előállításának" - jelentette ki Minchul Kim, a tanulmány vezető szerzője.
A kutatók azzal kezdték a munkát, hogy egerek hétköznapi izomrostjaiból származó többezer sejtmag génexpresszióját tanulmányozták az izomrostok sérülése után. Genetikailag megjelölték a magokat, és izolálták őket a sejtektől. "Meg akartuk tudni, hogy van-e különbség a génaktivitásban a pihenő és a növekvő izom között" - idézte Birchmeiert a MedicalXpress .
És valóban találtak ilyen különbségeket. Például megfigyelték, hogy a regenerálódó izom aktívabb géneket tartalmaz, amelyek felelősek az izomnövekedés kiváltásáért. "Ami azonban igazán megdöbbentett bennünket, hogy mindkét izomrosttípusban igen változatos - különböző típusú - géneket találtunk, és ezek mindegyikének különböző génaktivitási mintázata volt" - magyarázta a professzor.
Ismeretlen magtípusokba botlottak
A vizsgálat előtt már ismert volt, hogy az idegsejtek beidegződési helyének közelében elhelyezkedő magokban más gének működnek, mint a többi magban. Ennek ellenére is számos új típusú speciális magot fedeztek fel. E magok egy része az izomrost szomszédságában lévő más sejtekhez közeli csoportokban helyezkedik el: például az ín vagy a perimízium (az izomnyalábot körülvevő kötőszöveti hüvely) sejtjeiben.
"Úgy tűnik, hogy más speciális sejtmagok szabályozzák a helyi anyagcserét vagy a fehérjeszintézist , és az egész izomrostban eloszlanak" - mondta Kim. Az azonban egyelőre nem világos, hogy pontosan mit csinálnak a magokban található aktív gének. "Több száz olyan génnel találkozhattunk az izomrost korábban ismeretlen kis magcsoportjaiban, amelyek aktiválódni látszanak" - fogalmazott nagyon óvatosan Birchmeier.
Az izomdisztrófia és a sejtmagok elvesztése
A következő lépésben a csapat Duchenne-féle izomdisztrófiában szenvedő egerek izomrostmagjait tanulmányozta. Ez a betegség az örökletes izomsorvadás leggyakoribb formája az embereknél. Az X-kromoszóma mutációja okozza, ezért elsősorban a fiúkat érinti. Az ilyen betegekből hiányzik a disztrofin fehérje, amely az izomrostokat stabilizálja. Ennek eredményeként a sejtek fokozatosan elpusztulnak.
"Az egereknél sokféle sejtmag veszett el az izomrostokban. Más, korábban megfigyelt típusoktól eltérően a magok már nem csoportosultak, hanem szétszóródtak a sejtben. Ezt először nem is hittem el. Megkértem a csapatomat, hogy ismételje meg az egymagos szekvenálást, mielőtt tovább vizsgálódnánk" - mondta Birchmeier, de az eredmények változatlanok maradtak.
Találtak néhány betegségspecifikus sejtmag altípust is. Ezek egy része csak kis mértékben írja le a géneket, és éppen elpusztulóban van. Mások egyes génjei aktívan helyreállítják a sérült izomrostokat. "Érdekes módon megfigyeltük ezt a génaktivitás-növekedést izombetegségben szenvedő betegek izombiopsziáiban is. Úgy tűnik, az izom így próbálja ellensúlyozni a betegséggel kapcsolatos károkat" - állapította meg Birchmeier.
Az alkalmazott vizsgálati módszer hatékonynak bizonyult az izom kóros mechanizmusainak feltárására. Mivel az izomzavar számos más betegségnél is megfigyelhető, például a cukorbetegséget kísérő, vagy az életkorral, esetleg rákbetegséggel kapcsolatos izomsorvadásnál, a megközelítés alkalmazható e változások kutatására is. Ezért az MDC kutatói további vizsgálatokat terveznek más betegségmodellekkel.
