Was passiert mit den Genen nach dem Tod?

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 03:51

Einige Zellen bleiben nach dem Tod des Körpers noch Tage oder sogar Wochen aktiv.

Wie wurde diese Frage untersucht

Bevor wir wir selbst werden, bevor wir ein Gehirn haben, arbeiten unsere Zellen bereits aktiv: Sie teilen sich, differenzieren, bilden "Bausteine", die dann zu einem ganzen Organismus gefaltet werden. Aber es stellte sich heraus, dass sie uns nicht nur vorwegnehmen, sondern uns auch überdauern.

Alles begann mit den Studien des Thanatotranskriptoms: Gene, die nach dem Tod des Organismus durch die Genetik Alexander Pozhitkov aktiv exprimiert werden. Im Jahr 2009 unternahm er die Untersuchung der RNA von Zebrafischen nach ihrem Tod. Die Embryonen dieser tropischen Fische sind transparent und ideal zur Beobachtung, weshalb sie in vielen Labors gehalten werden. Pozhitkov legte die Fische in Eiswasser, was zu ihrem Tod führte, und brachte sie dann mit ihrer üblichen Wassertemperatur - 27, 7 ° C - in das Aquarium zurück.

In den nächsten vier Tagen holte er mehrere Fische aus dem Aquarium, fror sie in flüssigem Stickstoff ein und untersuchte ihre Boten-RNA (mRNA). Diese filamentösen Moleküle sind an der Synthese von Proteinen beteiligt. Jeder mRNA-Strang ist eine Kopie eines DNA-Stücks. Dann untersuchte Pozhitkov auch die mRNA von Mäusen.

Zusammen mit dem Biochemiker Peter Noble analysierte er die Aktivität der mRNA nach dem Tod und entdeckte eine überraschende Tatsache. Sowohl bei Fischen als auch bei Mäusen ging die Proteinsynthese erwartungsgemäß zurück. Gemessen an der mRNA-Menge wird der Transkriptionsprozess (der Transfer genetischer Informationen von DNA auf RNA) jedoch in etwa einem Prozent der Gene verstärkt.

Einige Gene arbeiteten noch vier Tage nach dem Tod des Organismus weiter.

Andere Wissenschaftler untersuchten menschliche Gewebeproben und entdeckten Hunderte von Genen, die nach dem Tod aktiv bleiben. Beispielsweise nahm nach vier Stunden die Expression (also die Umwandlung der Erbinformation in RNA oder Protein) des wachstumsstimulierenden EGR3-Gens zu. Die Aktivität anderer Gene schwankt, darunter auch CXCL2. Es kodiert für ein Protein, das den weißen Blutkörperchen signalisiert, während einer Infektion an die Entzündungsstelle zu gelangen.

Dies ist nicht nur darauf zurückzuführen, dass verschiedene Gentranskriptionen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit abgeschlossen werden, sagt Studienleiter Pedro Ferreira. Eine Art von Prozess reguliert aktiv die posthume Genexpression.

Nach dem Tod eines Organismus sterben zuerst die wichtigsten und energieintensivsten Zellen - Neuronen. Aber periphere Zellen verrichten je nach Temperatur und Zersetzungsgrad des Körpers noch Tage oder sogar Wochen ihre Arbeit. Forschern gelang es, fibroblastenähnliche Zellen aus gekühlter Ziegenhaut bis zu 41 Tage nach dem Tiertod zu gewinnen, um lebende Zellkulturen aus Ziegenohren 41 Tage nach dem Tiertod zu extrahieren. Sie waren im Bindegewebe. Diese Zellen benötigen nicht viel Energie und überlebten 41 Tage in einem normalen Kühlschrank.

Auf zellulärer Ebene spielt der Tod eines Organismus keine Rolle.

Es ist noch nicht bekannt, was genau die posthume Genexpression verursacht. Tatsächlich hören nach dem Tod Sauerstoff und Nährstoffe auf, in die Zellen zu fließen. Eine neue Studie von Noble und Pozhitkov, Distinct Sequence Patterns in the active postmortal Transcriptome, könnte diese Frage klären.

Anhand von Originaldaten von Fischen und Mäusen fand Noble, dass sich die mRNA, die nach dem Tod aktiv war, von anderer mRNA in Zellen unterschied. Ungefähr 99% der RNA-Transkripte in Zellen werden nach dem Tod des Organismus schnell zerstört. Das verbleibende 1% enthält bestimmte Nukleotidsequenzen, die an Moleküle binden, die mRNA nach der Transkription regulieren. Dies ist wahrscheinlich das, was die posthume Genaktivität unterstützt.

Wissenschaftler glauben, dass dieser Mechanismus Teil der zellulären Reaktion ist, wenn sich der Körper von einer schweren Verletzung erholen kann. Möglicherweise versuchen Zellen im Todeskampf, „alle Klappen zu öffnen“, damit bestimmte Gene exprimiert werden können. Zum Beispiel Gene, die auf Entzündungen reagieren.

Warum ist es wichtig

Das Verständnis der Mechanismen hinter der postmortalen Genaktivität wird sich auf Organtransplantationen, Genforschung und Forensik auswirken. Zum Beispiel konnten Pedro Ferreira und seine Kollegen den Todeszeitpunkt eines Organismus genau bestimmen, indem sie sich nur auf posthume Veränderungen der Genexpression stützten. Dies kann nützlich sein, wenn Morde untersucht werden.

Bei diesem Experiment wussten die Wissenschaftler jedoch, dass die untersuchten Gewebe Spendern ohne Pathologien gehörten und unter idealen Bedingungen gelagert wurden. Im wirklichen Leben können viele Faktoren die RNA-Transkription beeinflussen, von Krankheiten im Körper bis hin zur Umgebungstemperatur und der Zeit bis zur Probenahme. Bislang ist diese Untersuchungsmethode noch nicht für den Einsatz in Gerichtsverfahren geeignet.

Noble und Pozhitkov glauben, dass diese Entdeckungen auch bei Organtransplantationen nützlich sein werden.

Die Organe der Spender befinden sich für einige Zeit außerhalb des Körpers. Vielleicht beginnt die RNA in ihnen die gleichen Signale zu senden wie im Todesfall. Laut Pozhitkov kann dies die Gesundheit von Patienten beeinträchtigen, die ein neues Organ erhalten haben. Sie haben im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung eine erhöhte Krebsinzidenz. Vielleicht liegt es nicht an den Medikamenten, die das Immunsystem unterdrücken, die sie einnehmen müssen, sondern an den postmortalen Prozessen im transplantierten Organ. Genaue Daten gibt es noch nicht, aber Forscher erwägen, Organe für die Transplantation nicht in der Kälte, sondern mit künstlicher Lebenserhaltung aufzubewahren.