999-cel győztek a herék
Melyik szervünk állítja elő a legtöbb féle speciális fehérjét? Talán a legszofisztikáltabb, az agy? Vagy az igazi fehérjegyár, a máj? Nem: a Human Protein Atlasz most közzétett eredményei szerint fehérjék szempontjából a here a legdiverzebb.
Gratulálunk a győztesnek: a herének, írja Andy Coglan a New Scientistben: A heresejtekben háromszor annyi speciális fehérje szintetizálódik, mint az agyban. A Human Protein Atlas most közzétett eredményei szerint az agyban csak 318 olyan fehérje termelődik, amelyeket a szervezet csak ott állít elő, míg a herékben ez a szám 999-re rúg.
Az ember proteomját feltérképező munka egy évtizede indult a svéd Mathias Uhlén vezetésével és 13 laboratórium részvételével, 360 egészséges ember által adományozott szövetminták segítségével.
A 999 speciális herefehérje zöme az ivarsejtek előállítására jellemző speciális osztódási formában, a meiózisban vesz részt. „Mivel a spermiumoknak csak a kromoszómák fele áll rendelkezésükre és a testen kívül is életben kell maradniuk, speciális fehérjékre van szükségük.” - indokolja a bőséget Mathias Uhlén, és hozzáteszi: „De valószínűleg hasonló fehérjebőség van a petesejteket előállító ováriumokban is, azonban mivel ez a lánymagzatokban zajlik, ezt a folyamatot nem fogjuk feltérképezni.”
Az a tudás, hogy az egészséges emberek egy-egy szerve milyen és mennyi fehérjéket állít elő, fontos ahhoz, hogy a kutatók felfedezzék, melyek a beteg szervezetben eltérő mennyiségben szintetizált proteinek, illetve melyek azok, amelyek csak a beteg szervekben termelődnek. A betegségek ugyanis a proteinekből következnek, magyarázza Uhlén.
A Human Genom Projekt 10 évvel ezelőtt feltárta, hogy az embereknek 20.000 fehérjekódoló génjük van, a Human Protein Atlasz pedig bemutatja, hogy mely szervekben milyen fehérjék szintetizálódnak és mi azok funkciója. Eredményeik szerint pl. a fehérjekódoló gének majdnem fele – 8847 - minden sejtünkben bekapcsolt állapotban van, az általuk kódolt fehérjék működése szükséges az élet alapjaihoz, így az energia előállításához, a DNS olvasásához és a fehérjék szintetizálásához. Ezzel ellentétben, 2355 olyan speciális fehérjénk van, amelyek csak meghatározott szervekben termelődnek: ezek határozzák meg az adott szerv speciális működését, azt a különbséget, ami pl. a bőr és az agy között felfedezhető.
Milyen a jó gaméta?
A herék nemcsak a legtöbbféle speciális fehérjét állítják elő az emberi szervek közül, de a herék egy másik diverzitási versenynek is a győztesei: az állatvilágban a többi sejttel összehasonlítva a spermiumok különböznek egymástól a legnagyobb mértékben. Mint dr. Steven Ramm evolúcióbiológus írja a Molecular Human Reproductionszaklap legutóbbi számában, az evolúció során a spermiumok közötti háború igen különleges formákat is kialakított. A háborúra pedig az evolúcióbiológusok szerint azért van szükség, mert az állatvilágban a nőstények egy-egy párosodási szezonban nemritkán több hímmel is közösülnek, így a spermiumoknak a nőstény szervezetén belül meg kell küzdeniük egymással. A sikerhez az alakon és a méreten kívül természetesen számít a gyorsaság, az egy hím által a nőstény szervezetébe jutatott spermák száma, az ondófolyadék viszkozitása és egyéb tényezők is.
A szaklap négy különböző tanulmányt is közöl a spermiumok közötti háború témájában, és mint Ramm írja a bevezetőjében, az összeállítással az a céljuk, hogy megpróbálják áthidalni az evolúcióbiológusok és a reprodukciós biológusok közötti szakadékot. Ugyanis hiába a reproduktív teljesítmény az, ami egy élőlény evolúciós sikerét meghatározza, a két szakterület kutatói meglepő módon mégis egymástól teljesen függetlenül dolgoznak.
A négy tanulmány közül az első (Jussi Lehtonen és Geoff Parker: Gamete competition, gamete limitation, and the evolution of the two sexes) többek között arról számol be, hogy a gaméták közötti fertilizációs verseny vezetett a két különböző gamétatípus, a spermiumot és a petesejtet eredményező anizogámia, azaz a két nem kialakulásához is. Mint Lehtonen és Parker írja: a szaporodáshoz magához egyáltalán nincs szükség két nemre. Ha viszont az anizogámia és a két nem már kialakult, azok evolúciósan igen stabil tulajdonságot jelentenek, ráadásul hatásukra a továbbiakban mérséklődik a gaméták közötti küzdelem.
A második tanulmány azzal foglalkozik, hogy hogyan készül a jó minőségű spermium (Sperm competition and the evolution of spermatogenesis). Mint Steven Ramm és munkatársai megállapítják: az evolúciós biológia tradicionális fókuszát ki kell tágítani, ugyanis a here relatív méretén kívül számos egyéb tényező is befolyásolja a spermiumtermelő kapacitást. A cikk egyébként külön fejezetet szentel annak, hogy miért van szükség különösen nagy számú génre a spermatogenezis irányításához.
John Fitzpatrick és Stefan Lüpold cikke azzal foglalkozik, hogy pontosan milyen is a jó spermium (Sexual selection and the evolution of sperm quality), és a nőstények hogyan tudják aktívan befolyásolni a sperma minőségét, továbbá milyen interakció van a sperma és a nőstények reproduktív járatai között.
A negyedik tanulmány a gaméták közötti kompatibilitással kapcsolatos legújabb eredményekről számol be. E. Kosman és D. Levitan cikke (Sperm competition and the evolution of gametic compatibility in externally fertilizing taxa) ismerteti a gaméták felszínén elhelyezkedő „gaméta-felismerő proteinek” (gamete recognition proteins, GRPs) működését, és az ezekre ható evolúciós erőket. Többek között kiderül, hogy minél nagyobb ezen felszíni fehérjék változatossága egy-egy faj egy-egy populációján belül, annál nagyobb sikerrel szaporodnak az adott populáció tagjai.
