Proteinet som vokter arvematerialet

De er hardarbeidene. De er effektive. De sørger for at celledelingen går som normalt. Men gjør ikke proteinene jobben sin skikkelig, kan de skade DNA-et ditt. 

FORSKERTEAMET: Bakerste rad, fra venstre: SebastianSchultz, Camilla Raiborg, Andreas Brech, Sigrid Brattlie Thoresen. Midterste rad, fra venstre: Coen Campsteijn, Catherine Sem Wegner, Ky Oliver Schink. Forreste rad: Harald Stenmark, Marina Vietri. Foto: Camilla Smaadal

Nå har forskere oppdaget noen nye proteiner og enda en mekanisme som er avgjørende for at celledelingen skal gå som normalt i kroppen vår. Hva som skjer i den siste fasen av celledelingen, har nemlig stått som et tomt felt i lærerbøkene. Endelig kan forskere ha kommet et skritt nærmere svaret.

– Det har tidligere vært kjent at kjernemembranen oppløses når celledelingen begynner, og at den dannes på nytt når kromosomene har fordelt seg på to datterkjerner. Men vi har ikke vært klar over hvordan hull i de nye kjernemembranene tettes, sier professor Harald Alfred Stenmark, leder for Senter for kreftbiomedisin på Radiumhospitalet i Oslo.

– Nå er vi imidlertid et steg videre og har greid å identifisere en gruppe proteiner som tetter disse hullene, og dersom vi inaktiverer disse, blir kjernemembranen lekk og DNA-skader oppstår, supplerer han. 

Studien ble nylig publisert i Nature, og den kan være et viktig bidrag til å forstå celledeling. Hvis mekanismen fungerer normalt, hindrer det DNA-skader. Ustabilitet i det genetiske materialet er som kjent forbundet med utvikling av kreft.

Hinnen som beskytter DNA-et

Men det hele kan virke ganske teknisk og komplisert. For å forstå fenomenet, kan en liten innføring i celledeling være på sin plass. Marina Vietri, førsteforfatter på artikkelen og doktorgradsstipendiat ved Universitetet i Oslo, guider oss gjennom:

– Ved vanlig celledeling får vi to nøyaktige kopier av morcellen. Disse skal gi vevsvekst eller erstatte gamle celler som er utslitte. Kromosomene, selve arvestoffet vårt, ligger i kjernen til morcellen og skal kopieres og fordeles likt på de to dattercellene, sier Vietri.

I begynnelsen er kromosomene samlet i en stor og uformelig masse på midten. Når en vanlig celle deler seg, blir først kjernemembranen, altså hinnen rundt cellekjernen, oppløst.

– Deretter trekkes kromosomene til hver side, cellen snevres av på midten og klippes i to, og en ny kjernemembran oppstår rundt de to datterkjernene. Etter hvert kan vi ikke lenger skille de enkelte kromosomene fra hverandre – de er igjen blitt til en uformelig masse, og vi har fått to nye datterceller som inneholder kjerner med nøyaktig samme arvestoff som morcellen.

Det forskerne har lagt under lupen i denne omgang, er hinnen rundt cellekjernen i dattercellene – selve skallet som beskytter DNA-et. Det som har vært det vitenskapelige problemet, og som forskerne lenge har vært uvitende om, er hvordan kablene som trekker kromosomene fra hverandre, forsvinner, og hvordan hullene etter dem blir tettet før en ny hinne blir dannet.

Effektive og hardtarbeidende

Ved hjelp av mikroskopiundersøkelser på levende celler oppdaget forskerne en spesiell gruppe proteiner kalt ESCRT-proteiner som samler seg rundt den nydannede kjernemembranen. Proteinene arbeider hardt og nøler ikke med å skifte både stil og arbeidsoppgaver, alt etter hva arbeidsgiveren, cellen, krever av dem.  

– Proteinene danner en slags spiral, og gjør to ting når de kommer til stedet: Det første er å rekruttere et enzym. Enzymet fungerer som en motorsag som kutter over kablene og fjerner dem, sier Stenmark. 

Men det stopper ikke der.

– Proteinene klemmer også sammen hullene etter kablene, slik at hinnen rundt DNA-et kan stenges igjen – omtrent slik lukkemekanismen i et kamera fungerer. Da etterlater de en glatt og fin membran, uten kabler eller heslige hull som molekyler kan passere igjennom, forklarer Stenmark.

Hvis ESCRT-proteinene derimot ikke gjør jobben sin skikkelig, blir det trøbbel på arbeidsplassen. Da kan nemlig DNA-skader oppstå, noe som vi vet er forbundet med kreft.

– Når vi blander oss inn i denne mekanismen, slik at den ikke fungerer, ser vi at DNA-skader oppstår. Hvis hinnen ikke lukkes på skikkelig måte, kan nemlig farlige molekyler flyte inn og ut av cellekjernen og skade DNA-et. Det er tydelig at denne mekanismen er viktig for å hindre DNA-skade. Hvis mekanismen fungerer normalt, kan det bidra til å hindre kreftutvikling, sier Vietri.

Kreftgåten: Langt fra løst

Neste steg blir å samarbeide tett med andre eksperter for virkelig å bevise at det finnes en sammenhengen mellom ESCRT-proteiner og kreft. For kreftgåten er langt fra løst.

– Å kunne bruke kunnskapen i kreftbehandling, ligger langt fremme i tid. Noe av problemet med å bruke ESCRT-proteinene i kreftbehandling, er at de også er involverte i andre prosesser som er viktige for cellene. Hvis vi blander oss inn i funksjonen til disse proteinene, vil det påvirke flere andre prosesser, for eksempel cellenes evne til å bryte ned molekyler som tas inn i cellen.

Persontilpasset kreftbehandling blir viktigere i fremtiden. Stenmark mener funnet av ESCRT-proteinene er et lite, men viktig bidrag i dette bildet.

– Problemet med DNA-sekvenseringen er at vi kan finne mange mutasjoner, uten å vite hva genet gjør eller betydningen av det. Det vi jobber med i vår gruppe, er å forstå den cellulære funksjonen til forskjellige gener. Nå har vi klart å kartlegge funksjonen til én gruppe gener – ESCRT-genene – og vi vet akkurat hva de gjør i cellemembranen og hvor viktige de er for at celledelingen skal gå som normalt.

Farlig attraktive

Forskerne forstår nå mer om hva proteinene utfører i cellemembranen. Men hva gjør så disse proteinene på fritiden, når de ikke jobber med å kutte kabler og tette hull?

Det har lenge vært kjent at proteinene er involverte i knoppskyting av HIV-virus. HIV-viruset har nemlig lært seg å kapre disse arbeidsomme proteinene til å jobbe for seg, og bruker dem til å infisere andre celler. De hjelper dermed det farlige HIV-viruset. Hvis man griper inn med ESCRT-proteinene, klarer ikke det skumle viruset å spre seg til andre celler.

Proteinene kan altså være nokså farlige, om de kommer over på feil territorium. Men i celledelingen i normale celler, blir de rekruttert til gode formål og hindrer at ugjerninger skjer. Så lenge de gjør jobben sin skikkelig, da. 

Av Camilla Smaadal
Publisert 31. aug. 2015 13:54 - Sist endret 31. aug. 2015 13:54
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere