Solukalvon proteoglykaani, Snorc, säätelee luuston kehitystä (Väitös: FM Jussi Heinonen, 9.12.2017, lääketieteellinen biokemia ja genetiikka)
Ruston kehityksessä tärkeiden molekyylibiologisten mekanismien tunteminen on välttämätöntä, jotta voidaan kehittää hoitoja esimerkiksi tukirangan kehityshäiriöihin sekä nivelruston vaurioihin ja sairauksiin kuten nivelrikkoon. FM Jussi Heinonen etsi Turun yliopiston biolääketieteen laitoksella tekemässään väitöskirjatutkimuksessa ruston kehityksessä ja homeostaasissa oleellisia geenejä seulomalla uusia, aiemmin tunnistamattomia RNA-transkripteja. Kandidaateista Heinonen valitsi lupaavan RNA-transkriptin, Snorcin (small novel rich in cartilage), jonka roolia rusto- ja luukudosten kehityksessä hän tutki tarkemmin.
Turun yliopiston tiedote 4.12.2017
Kullekin kudokselle ominaiset geenien ilmenemisprofiilit määrittävät kudoksen ominaisuudet. Onkin todennäköistä, että kudosspesifisesti ilmenevällä geenillä on erityinen rooli kudoksen rakenteellisten ja toiminnallisten ominaisuuksien kehittymisessä. Nivelrikkoon ja luuston kehityshäiriöihin liitetyistä geeneistä merkittävällä määrällä ilmeneminen on rustolle ominainen.
Osa kudosspesifeistä geeneistä koodaa proteoglykaaneja, jotka ovat tärkeitä ruston soluväliaineen rakenteellisia komponentteja ja solunulkoisten signaalimolekyylien toiminnan säätelijöitä. Proteoglykaanien hiilihydraattiosat voivat negatiivisesti varautuneiden ryhmiensä vuoksi sitoa vettä ja siten vaikuttaa kudoksen, esimerkiksi nivelruston, kimmo-ominaisuuksiin. Hiilihydraattiosat, kuten ydinproteiinikin, voivat sitoa erilaisia kasvu- ja muita tekijöitä ja säädellä siten niiden pääsyä vaikutuskohteisiinsa. Proteoglykaanit ovat usein osa solukalvon pinnalla sijaitsevaa reseptoria, jossa ne vartioivat solunulkoisten tekijöiden välittämää viestintää solujen sisälle.
– Raajankehityksen aikana ilmeneviä geenejä seulottaessa löydettiin uusi, voimakkaasti rustokudoksessa ilmenevä geeni, jota ei ollut aiemmin tutkittu tarkemmin. Kun vastaava geeni löytyi myös ihmisen genomista, ja huomattiin, että se on säilynyt erittäin hyvin selkärankaisten evoluutiossa, päätin väitöskirjatyössäni lähteä tutkimaan tämän geenin ja sen koodaaman proteiinin ilmenemistä ja rakennetta, proteiinin vuorovaikutuskumppaneita sekä geenin roolia hiiren luuston kehityksessä, Heinonen kertoo.
Heinosen väitöstutkimus osoitti, että Snorc on uusi proteoglykaani, joka solukalvon läpi ulottuvana on molekyyliryhmänsä kymmenes jäsen. Snorc-geenin lähetti-RNA:ta havaittiin luustokudoksista vain rustossa, mutta sen koodaamaa proteiinia nähtiin myös hohkaluun soluväliaineessa, jonne sen tulkittiin päätyneen rustokudoksen korvautuessa luukudoksella pitkien luiden pituuskasvun aikana. Snorc ilmenee rustokudoksissa läpi elämän mutta erityisesti kehityksen aikana.
Geenin toiminnan vaimentaminen hiirimallissa osoitti, että Snorcilla on rooli syntymän jälkeisen pitkien luiden kasvulevyn kehityksessä, epifyysin sekundaarisen luutumiskeskuksen luutumisessa ja metafyseaalisen luun muodostumisessa. Snorcin toiminnan estäminen aiheutti muutoksia indian hedgehog (Ihh) ja matriksin metalloproteinaasi 13 (Mmp13) -geenien ilmenemisessä. Ihh on tärkeä kasvulevyruston proliferatiivisen vyöhykkeen säätelijä ja Mmp13 välttämätön endokondraalisessa luutumisessa, ruston verisuonten muodostumisessa sekä luutuvan kasvulevyn muokkaamisessa. Fibroblastinen kasvutekijä 2 (Fgf2) sitoutui Snorcin soluväliaineeseen ulottuvaan osaan, mikä viittaa siihen, että Snorc voisi osallistua luutumiskeskuksissa parakriinisten Fgf-kasvutekijöiden välittämään viestintään solukalvolta solujen sisälle.
– Tutkimus antaa tietoa uudesta ruston ja luun kehityksessä vaikuttavasta tekijästä, jonka yksi vaikutusmekanismi on todennäköisesti parakriinisen signaloinnin säätely. Tutkimuksesta saattaa olla tulevaisuudessa hyötyä tukirangan kehityshäiriöiden sekä nivelruston vammojen ja sairauksien hoitojen kehittämisessä, Heinonen tiivistää.
***
FM Jussi Heinonen esittää väitöskirjansa The Role of Snorc, a Novel Cartilage Transmembrane Proteoglycan, in Skeletal Tissue Homeostasis julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa lauantaina 9.12.2017 kello 12.00 (Turun yliopisto, Medisiina, Osmo Järvi -luentosali, Kiinamyllynkatu 10, Turku).
Vastaväittäjänä toimii professori Markku Tammi (Itä-Suomen yliopisto) ja kustoksena dosentti Anna-Marja Säämänen (Turun yliopisto). Tilaisuus on suomenkielinen.
FM Jussi Heinonen on syntynyt vuonna 1976 ja kirjoittanut ylioppilaaksi Uotilanrinteen lukiossa Raumalla vuonna 1995. Heinonen suoritti korkeakoulututkintonsa vuonna 2005 (FM) Turun yliopistossa. Väitöksen alana on lääketieteellinen biokemia ja genetiikka. Heinonen toimii Turun yliopistossa jatko-opiskelijana.
Väittelijän yhteystiedot: p. 0405552441, juolhe@utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/heinonen_jussi.jpg
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-29-7020-9
