Uuring raku saatust mõjutavate võnkemehhanismide mõistmiseks

Duration of the project

01.02.2024. - 31.10.2024.

Countries and institutions involved in the project

flag-EE
University of Tartu
flag-DE
Heidelberg University
flag-LV
University of Latvia

Projektijuht

Prof. Dr. Reet Kurg

Projekti eesmärgid

Protsess, kuidas vähirakud võivad pärast vähiravi surmast pääseda, ei ole hästi teada. Ravitud vähirakud saavad palju DNA kahjustusi, nii et süsteem ja selle pakkimine (ehk kromatiin rakutuumas) kaotab oma regulatiivse stabiilsuse. Kuna aga rakud on arenenud läbi pika evolutsiooni, on ellujäämisprogrammid salvestatud genoomi mällu. Aktiveerides raku vananemisega seotud ümberprogrammeerimisvõime, saavad vähirakud sellest olukorrast pääseda. Süsteem jõuab otsustuspunkti, kus määratakse raku saatus, kas eel-vananemine, mis peatab mitteproliferatiivse seisundi või tüvelisus, mis programmeerib rakkude arengu ümber proliferatiivsesse, kloonogeensesse, ellujäämise seisundisse. Selle protsessi lõpptulemus on stohhastiline sündmus, mis sõltub kaasfaktoritest, mille suhtes rakk võib olla tundlik.

Balti rühmade (prof. Reet Kurg koostöös dr. Erenpreisaga,) varasemates uuringutes, milles kasutati etoposiidiga töödeldud embrüonaalse kartsinoomi rakumudelit, näidati, et rakud võivad kõikuda mitu päeva bioloogilise vananemise ja iseenesliku uuenemise vahel. See bi-potentsiaalne seisund,  kui rakud pendeldavad (eel)vananemise ja iseenesliku uuenemise vahel, annab lisaaega DNA vigastuste parandamiseks. Varasemas töös sama mudeli kohta leiti, et bi-potentsiaalset seisundit iseloomustab DNA de-metülatsioon heterokromatiinis ja metülatsioon euchromatiinis, mis tõenäoliselt kustutab nende vahelist faasierisust. Epigeneetilist histoonide seisundit hetero- ja euchromatiinis selles mudelis ei uuritud ja see on üks käesoleva projekti ülesandeid.

Kasutades üksikmolekulide lokaliseerimise mikroskoopiat (SMLM) ja matemaatilisi hindamismeetodeid (Ripley punktkauguse statistika, püsiv homoloogia, püsiv kujutamine, peakomponentanalüüs) spetsiifilise fluorestsentsmärgistuse punktmustri analüüsiks, ilmnesid hetero- või euhromatiini kogu kromatiini iseloomulikud võrgustikulaadsed muutused rakutuumades pärast kiiritusravi DNA parandamise ajal (prof. Hausmann). Näidati, et eduka DNA parandamise tulemuseks on kromatiini võrgustiku kahe põhikomponendi silmus 2D-topoloogilises ruumis, mis saavutab ligikaudu töötlemata rakkude seisundi. Ülejäänud kahjustused või ebaõnnestunud remont põhjustab topoloogilisi kõikumisi või halvimal juhul põgeneb see silmus kahe põhikomponendi ruumides, st silmus ei sulgu algse olukorra suunas. Millisel määral on kromatiini võrgustiku mustris olemas omadused, mis on seotud kas (eel)vananemise või pluripotentsusega ja seega eespool kirjeldatud protsessidega, on uurimisküsimused.

Projekti eesmärgiks on viia mudelrakusüsteemi rakud pärast etoposiidiga töötlemist fluktueerivasse olekusse, määratleda rakkude seisund enne fluktuatsiooni, fluktuatsiooni ajal ja lõpptulemuses ning korreleerida need seisundid kromatiini organiseerimisega, mida parameetriseeritakse faaside eraldumise pildianalüüsi abil konfokaalmikroskoopia ja topoloogiliste andmete arvutamise abil pärast SMLM-andmete kogumist.

Projekti otsene ja kaudne sihtgupp; projekti kaasatud isikute hulk

Projekti otsene sihtgrupp: teadlased, doktorandid, magistri- ja bakalaureuse õppe üliõpilased, kes on seotud uurimistöö läbiviimisega.

Kaudne sihtgrupp: teadlased, kes tutvuvad tulemustega publikatsioonide vahendusel; sümpoosiumil osalejad.