MSc. Ashok Aspatwarin bioinformatiikan alaan kuuluva väitöskirja

Distribution and Function of Carbonic Anhydrase Related Proteins (CARPs) VIII, X and XI (Hiilihappoanhydraasien kaltaisten proteiinien VIII, X ja XI ilmentyminen ja toiminta)

tarkastetaan 31.10.2014 klo 12 Tampereen yliopiston lääketieteen yksikön B-rakennuksen isossa luentosalissa, Medisiinarinkatu 3, Tampere.

Vastaväittäjänä on professori Erik Pettersen (Oslon yliopisto, Norja). Kustoksena toimii professori Seppo Parkkila.

Hiilihappoanhydraasien kaltaiset proteiinit – hermoston kehityksen ja toiminnan säätelijöitä?

Tässä väitöskirjassa on tutkittu hiilihappoanhydraasien kaltaisia proteiineja (CARP, carbonic anhydrase related proteins), jotka ovat kehittyneet tai tavallaan surkastuneet toimivista entsyymeistä,  hiilihappoanhydraaseista. Siis näiltä CARP-proteiineilta puuttuu kyky edistää kemiallista reaktiota, jota muut hiilihappoanhydraasit pystyvät katalysoimaan, koska CARP:ien aktiivinen keskus ei pysty  sitomaan kriittistä sinkkiatomia. Kuitenkin nämä proteiinit (CARP VIII, X ja XI) ja niiden geenit (CA8, CA10, CA11) ovat säilyneet evoluutiossa erittäin samankaltaisina kaikissa selkärankaisissa, ja ne ilmentyvät pääasiassa aivoissa, joten niillä mitä ilmeisimmin on jokin tärkeä tehtävä. Tämä  väitöskirjatyö on paneutunut näiden arvoituksellisten proteiinien tehtävien selvittämiseen.

CARP VIII:n kohdalla tiedetään, että se esiintyy tasapainosta ja motoriikasta vastuussa olevissa pikkuaivoissa, ja sen geenivirheet johtavat motoriikan häiriöihin hiirissä ja ihmisissä, ja lisäksi lievään vajaamielisyyteen ihmisissä. Tässä työssä tutkittiin CA8-geenin ilmentymistä seeprakalan poikasissa 5 päivän ikään asti. Havaitsimme, että CA8-taso on erittäin korkealla jo hedelmöityneessä munasolussa.
Lisäksi kehitimme seeprakalamallin, jossa CA8:n ilmentyminen estettiin seeprakalan munassa. Yllättävä havainto oli, että estettäessä geenin toiminta kokonaan, kalan alkiot kuolivat, siis ilmeisesti CA8 on kriittinen geeni alkionkehityksessä. Osittainen esto johti kalojen kehittymiseen  epämuodostuneina, ja erittäin pienikin esto, jossa kalanpoikaset kehittyivät normaalin muotoisina, johti kalanpoikasten uintikyvyn heikkenemiseen. Tämä uusi eläinmalli siis simuloi ihmisen CA8:n geenivirheiden motoriikkahäiriöitä, ja voi auttaa selvittämään näiden geenivirheiden tautimekanismeja ja mahdollisia hoitokeinoja.

Vastaavan kaltaiset seeprakalamallit kehitettiin myös CA10:n kaltaisille geeneille (kaloissa ca10a ja ca10b). Myös nämä geenit ilmentyvät pääasiassa aivoissa, ja niiden toiminnan estäminen haittasi kalan normaalia alkionkehitystä, erityisesti aivojen. Nämä geenit eivät kuitenkaan olleet aktiivisia munasolusta alkaen, eikä niiden estäminen johtanut yhtä vakaviin seurauksiin kuin CA8:n kohdalla.

CARP-geenien evoluutiohistoriaa tutkittaessa olemme löytäneet CARP X:n kaltaisia proteiineja tuottavia geenejä sukkulamadoista ja hyönteisistä, ja myös selkärangattomissa ne ilmentyvät varsinkin hermostossa. Vaikka tarkka toimintamekanismi on vielä selvittämättä, varhainen syntyhistoria, satoja miljoonia vuosia sitten, viittaisi siihen, että CARP X on tarpeellinen jossakin hyvin perustavanlaatuisessa hermosolujen toiminnassa. CARP VIII:n synty ajoittuu tutkimuksiemme mukaan myöhemmäksi eläinkunnassa, koska sitä tavataan selkärankaisten lisäksi vain ”kehittyneemmissä” selkärangattomissa, kuten nilviäisissä ja piikkinahkaisissa.

                                          ******

Ashok Aspatwar on suorittanut MSC. -tutkinnon Tampereen yliopistossa. Nykyisin hän toimii tutkijana Tampereen yliopistossa.

Aspatwarin väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 1981, Tampere University Press, Tampere 2014. ISBN 978-951-44-9594-6, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1468, Tampere University Press 2014. ISBN 978-951-44-9595-3, ISSN 1456-954X.
http://tampub.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa Granum, http://granum.uta.fi, tai e-mail: kirjamyynti@juvenes.fi.