Tumor Genetics Blog

Alkuperäinen teksti: Päivi Nummi

In English: The Librarian, The Goalie and the Genome: Retrotransposons play by their own rules.

Päivi Nummi on väitöskirjatutkija Suomen kasvaingenomiikan huippuyksikössä. Hänen tutkimuksensa keskittyy retrotransposoneihin paksu- ja peräsuolen alueen syövissä. Tässä blogissa hän kertoo, kuinka nämä geneettiset elementit muistuttavat itsekeskeistä kirjastonhoitajaa tai kapinallista jalkapalloilijaa.

Geenien ulkopuolinen genomi

Kun avaat kirjan, kohtaat useita sanoja. Pohjimmiltaan ne ovat kirjaimia eri järjestyksissä, joille olemme antaneet merkityksiä. Yhtälailla DNA:mme koostuu “sanoista”, jotka kirjainten sijaan syntyvät neljästä nukleotidista. Sanojen sijasta, niiden yhdistelmät muodostavat geenejä, kehojemme toimintaohjeita. Ne koodaavat proteiineja joiden avulla kehomme rakentuvat ja toimivat. Geenit ovat olennainen osa genomiamme, solujemme geneettistä materiaalia. Voit ajatella genomia jalkapallojoukkueena ja geenejä pelaajina, jotka eri rooleista huolimatta tähtäävät yhteiseen tavoitteeseen, toimivaan ihmiseen.

Genomi ei kuitenkaan koostu pelkästään geeneistä; proteiinia koodaava osa kattaa siitä vain ~1,5 %. Jos genomi olisi lähikirjastosi, tämä koodaava osuus voisi vastata kooltaan pikkuista osastoa kirjoja käsittelemässä hevosenhoitoa. Geenien ulkopuolisesta genomista löytyy sekvenssiä, joka säätelee geenejä tai pitää DNA:n rakennetta kasassa. Ne ovat kuin jalkapallojoukkueen huoltotiimi pyrkimässä muun joukkueen kanssa samaan tavoitteeseen. Genomi-joukkueesta löytyy kuitenkin myös kapinallisia pelaajia.

Retrotransposonit ovat DNA:ta, joilla on erityinen kyky: ne voivat monistaa itseänsä. Ne kopioivat sekvenssinsä ja liittävät sen uusiin kohtiin genomissa, kuten kopioi ja liitä -toiminto Word-dokumentissa. Mutta retrotransposonit eivät tarvitse kirjoittajaa näppäimistön ääreen vaan sanat monistuvat itsenäisesti. Ja sitä ne ovat tehneetkin: lähes puolet ihmisen genomista koostuu retrotransposoneista tai niistä peräisin olevasta sekvenssistä. Palataanpa taas mielikuvaan kirjastosta. Kuvittele itsesi selaamassa hyllyjen sisältöä ja huomaavasi, että joka toinen kirja onkin sisällöltään sama teos. (Syventymisen jälkeen huomaat sen olevan kirjastonhoitajan elämäkerta). Retrotransposonit toimivat juuri näin: ne täyttävät genomin kopioillaan.

Retrotransposonit voivat rikkoa geenejä

Miksi retrotransposonit sitten kopioivat itseään? Yksinkertaisesti koska ne voivat. Kirjastonhoitaja oli täyttänyt kirjaston omaelämäkerrallaan, koska hänellä oli rajattomat kopiointioikeudet. Loppujen lopuksi kaikki elämä pyrkii “olemaan hedelmällistä ja täyttämään maan”. Takapihasi kanit, pullataikinasi hiiva, suolistosi bakteerit koittavat kaikki lisääntyä. Samoin retrotransposonit pyrkivät monistumaan. Ja ne eivät pysähdy miettimään, miten tämä vaikuttaa muuhun genomiin. Vaikka retrotransposoni on osa genomia, se ei jaa muun sekvenssin kanssa yhteistä tavoitetta: sen sijaan maalivahti pelaakin golfia. Jos tunnet yhtään joukkuelajeja, ymmärrät, että maalivahti uppoutuneena puttinsa hiomiseen on haitaksi joukkueelle.

Retrotransposonit voivat yhtälailla olla haitallisia. Jos itsekeskeinen kirjastonhoitaja ujuttaakin omaelämäkertansa keskelle toista kirjaa, se rikkoo tekstin sujuvuutta. Samoin retrotransposonit voivat tuhota geenejä niihin työntymällä, mikä voi johtaa sairauksiin. Tämä on kuitenkin harvinaista, sillä genomilla on puolustusmekanismeja tätä vastaan. Useimmat kudokset aikuisissa vaimentavat retrotransposonien aktiivisuuden, kapinallinen maalivahti joutuu vaihtopenkille ja kirjastonhoitajan kopiointioikeudet otetaan pois.

Retrotransposonit ja syöpä

Palataan jälleen jalkapallojoukkueen mielikuvaan. Jos eräänä päivänä valmentaja menettääkin tajuntansa ja pelaajat unohtavat ohjeensa, sooloileva maalivahti ei ole ainoa ongelma. Solu, joka hylkää ohjeensa, toimii samalla tavalla. Se rikkoo sääntöjä, lisääntyy hallitsemattomasti ja muuttuu pahanlaatuiseksi. Näin syövät syntyvät.

Syövissä usein havaitaan aktiivisia retrotransposoneja, koska niiden kopioitumisen estävät mekanismit ovat pettäneet. Mutta ovatko retrotransposonit opportunisteja hyödyntämässä sekasortoa solussa, vai osallisia sen syntyyn? Useimmat niistä ovat sivustakatsojia, mutta joskus ne ovatkin aloitteellisia: maalivahdin heiluttama golfmaila kolkkaa valmentajan. Näin tapahtuu retrotransposonin osuessa geeniin, jonka rikkoutuminen käynnistää syövän. Retrotransposoni-aktiivisuus on myös yhdistetty huonoon ennusteeseen paksu- ja peräsuolen alueen syövissä. Retrotransposonit siis harvoin käynnistävät syövän, mutta ne voivat edistää sitä.

Tutkimuksemme retrotransposoneista paksu- ja peräsuolen alueen syövissä on tuottanut tietoa siitä kuinka usein nämä elementit käynnistävät syövän ja osoittanut niiden yhteyden huonoon ennusteeseen. Tutkimalla retrotransposoneja voimme oppia ymmärtämään niiden roolia kasvainten kehityksessä ja miksi ne aktivoituvat syövässä.

Kiinnostaako syöpätutkimus? Haluatko kuulla lisää Kasvaingenetiikan tutkimuksen huippuyksiköstä?
Seuraa blogia, löydät meidät myös Instagramista @tumorgenetics ja Bluesky:sta @CoEinTG