Uusia lähestymistapoja kehittyvien sukupuolikromosomien tutkimukseen sekä sukupuolten erilaisuuteen (Väitös: FM Heidi Viitaniemi, 13.3.2015, evoluutiobiologia)
09.03.2015
FM Heidi Viitaniemi tutki väitöskirjassaan kolmipiikki-kalan kehittyvää sukupuolikromosomia sekä sukupuolten välisiä molekyylitason eroja. Väitöstutkimus osoittaa, että niin sukupuolikromosomien kuin sukupuolidimorfian tutkimus hyötyisivät erilaisten tekniikoiden sekä molekyylitasojen laaja-alaisesta yhteiskäytöstä.
Turun yliopiston tiedote 9.3.2015
Yksilön ilmiasun muodostamiseen vaadittavat keskeiset molekyylit ovat DNA, RNA sekä proteiinit. FM Heidi Viitaniemen väitöskirjan tavoitteena oli selvittää näissä molekyyleissä esiintyvää sukupuolidimorfismia. Sukupuolidimorfismi, eli erot koiraiden ja naaraiden välillä, yhdistetään yleensä yksilön ulkoisiin piirteisiin, kuten esimerkiksi väritykseen. Termi käsittää kuitenkin myös käyttäytymiseen ja fysiologiaan liittyvät erot sukupuolten välillä sekä erot molekyylitasolla, kuten RNAn sekä proteiinien määrissä.
- Kolmipiikkikoiraiden ja -naaraiden välillä oli havaittavia eroja proteiinien ja RNAn määrissä niin lisääntymiskauden aikana kuin sen ulkopuolella. Lisäksi suuri osa RNA-tasolla havaituista eroista johtui kehittyvästä sukupuolikromosomista, kertoo Viitaniemi.
Geenien ilmentymistä tutkittaessa on tärkeää huomioda myös tutkittavan kudoksen normaalit tehtävät yksilössä. Esimerkiksi maksassa sukupuolten välillä erilailla ilmennetyt geenit liittyivät sukupuolille tärkeän aineenvaihdunnan ylläpitoon lisääntymiskauden ulkopuolella. Lisääntymiskauden aikana puolestaan hypotalamuksessa havaitut erot liittyvät hermosolujen rakenteen muutoksiin. Vastaavia muutoksia on havaittu myös nisäkkäillä puberteetin aikaan.
- On todennäköistä, että suuri osa havaitusta sukupuolidimorfismista on seurausta muutoksista geenien ilmentymisessä eikä niinkään seurausta erilaisista geeneistä sukupuolten välillä. Kolmipiikkikoiraiden ja -naaraiden genomit ovat pääosin identtiset, lukuunottamatta joitain geenejä kehittyvissä sukupuolikromosomeissa, Viitaniemi toteaa.
Kehittyvä sukupuolikromosomi
Viitaniemi tutki myös miten genomin erityispiirteet, kuten sukupuolikromosomien kehittyminen, vaikuttavat koiraiden ja naaraiden välillä havaittaviin eroihin molekyylien ilmenemisessä sekä näiden molekyylien väliseen kanssakäymiseen. Viitaniemen väitöstutkimuksessaan hyödyntämää yhtäaikaista DNA-, RNA- sekä proteiinitasojen tarkastelua ja vertailua keskenään ei ole aiemmin hyödynnetty sukupuolikromosomien tutkimuksessa.
- Tiedetään, että kolmipiikin sukupuoli määräytyy kuten ihmisillä eli siltä löytyy X- ja Y-kromosomit. Kolmipiikin reilu 10 miljoona vuotta vanha Y-kromosomi on kuitenkin nuori verrattuna ihmisen noin 300 miljoonaa vuotta vanhaan Y-kromosomiin. Tutkimuksessani havaitsin, että kolmipiikin Y-kromosomi ei ole vielä yhtä degeneroitunut kuin ihmisen, vaikkakin se on jo menettänyt geneettistä materiaalia sekä kerännyt paljon muutaatioita, toteaa Viitaniemi.
Verratessaan koiraiden ja naaraiden sukupuolikromosomeja sekä niissä olevien geenien ilmentymistä, Viitaniemi havaitsi Y-kromosomista peräisin olevia geenien tuotteita sekä RNA- että proteiinitasoilla huolimatta Y-kromosomin DNA:han kertyneistä mutaatioista. Osassa ilmentyneistä geeneistä havaittiin mutaatioita, joiden oletetaan heikentävän geenin toimintaa oleellisesti. Jatkotutkimuksia kaivataan, jotta ymmärrettäisiin paremmin mikä on näiden Y-kromosomissa pitkään säilyneiden mutatoituneiden geenien tulevaisuus.
- Tutkimalla edelleen miten nämä Y-kromosomista peräisin olevat proteiinit toimivat verrattuna X-kromosomissa olevaan alkuperäiseen kopioonsa sekä miksi ne säilyvät Y-kromosomissa, mutaatioistaan huolimatta, voi auttaa meitä ymmärtämään paremmin miten koiraiden ja naaraiden väliset erot syntyvät, selventää Viitaniemi.
**
Perjantaina 13. maaliskuuta 2015 kello 12 esitetään Turun yliopistossa (PharmaCity, Pha1-auditorio, Itäinen Pitkäkatu 4, Turku) julkisesti tarkastettavaksi FM Heidi Viitaniemen väitöskirja ”Molecular Mmechanisms of Sexual Dimorphism in Threespine Stickleback” (Kolmipiikin sukupuolidimorfian molekulaariset mekanismit). Virallisena vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Bengt Hansson Lundin yliopistosta Ruotsista ja kustoksena akatemiaprofessori Craig Primmer Turun yliopistosta.
FM Heidi Viitaniemi on syntynyt 1983 ja kirjoittanut ylioppilaaksi Tampereen lyseon lukiosta 2002. Filosofian maisteriksi Viitaniemi valmistui 2009 Turun yliopistosta. Väitös kuuluu evoluutiobiologian alaan.
Väitöskirjan myynti: Turun yliopiston verkkokauppa UTUshop, https://utushop.utu.fi/c/2-annales-universitatis-turkuensis/