Lysande immunceller i fire dimensjonar

Protein bruker adressekodar for å hamne på rett stad i cellene våre. Forskarar ved Universitetet i Oslo bruker fluorescerande protein i levande celler for å forstå korleis dette skjer.

LYSER GRØNT: En blå laserstråle gjør at fluoriscerende protein i de levende cellene lyser grønt.

Professor Oddmund Bakke si forskingsgruppe ved Institutt for molekylær biovitskap (IMBV) og Senter for immunregulering arbeider med å finne ut korleis et spesielt molekyl, som blir kalla MHC-II, bidreg til at immunsystemet reagerer på framande inntrengjarar som virus og bakteriar.

Detekteringssystem

Dendrittiske celler og fleire andre celler i blod og vev er det vi kallar antigenpresenterande celler. Dei tek opp inntrengjarar og viser fram antigenfragment for immunsystemet sine T-hjelpeceller. MHC-II har ei sentral rolle i denne prosessen (sjå figur).

Sjukdomsframkallande organismar og kreftceller prøver å omgå dette detekteringssystemet. For dei som arbeider med å finne behandling mot infeksjonssjukdomar og kreft, eller prøver å forstå kvifor immunsystemet reagerer feil,
er det derfor viktig å skjønne korleis antigenpresenterande celler fungerer til vanleg.

Eit eksempel er forståinga av autoimmune sjukdomar, der immunforsvaret oppfattar organismens eigne celler og vev som framande.

Adressekodar

Spørsmålet forskarane stiller seg, er korleis dei spesielle molekyla MHC-II vet korleis dei skal bevege seg inne i cellene.

Svaret ligg i adressekodar – sorteringssignal som er ein del av proteina. Ideen om slike kodar vart framsett av Bernhard Dobberstein og Günter Blobel midt på 1970-talet og førte blant anna til at Blobel fekk Nobelprisen i medisin 1999. Dei fann ut at ein bestemt sekvens av aminosyrer i proteina var nødvendig for å få transport av protein til den delen av cella som blir kalla endoplasmatisk retikulum (ER). Seinare er det funne ei rekkje andre spesifikke kodar som bestemmer kvar proteina endar opp i cella.

Svært organiserte celler

Bakke har studert adressekodar i tjue år. I 1990, då han arbeidde hos Dobberstein, viste han at MHC-II blir dirigert til den delen av cella der antigen som er tekne opp av cellene blir brotne ned i mindre delar. Arbeidet vart publisert i det prestisjetunge tidsskriftet Cell og blir framleis sitert ofte.

– Frå ein tidleg modell der cella var meir som ei noko organisert ”cellesuppe”, har ein funne ut at protein og andre molekyl i cella har ein høg grad av organisering og lokalisering. Protein har ofte fleire adressekodar som fortel kvar dei skal transporterast, om dei skal kome inn i cellemembranar og om dei skal ut av cella. Dette systemet sikrar at alle protein kjem til rett stad til rett tid og at fleire molekyl kan arbeide saman, seier Bakke.

Grøn verd i 4 dimensjonar

Ei ny verd opna seg for molekylære cellebiologar då det grøne, fluorescerande proteinet (GFP) kom inn i biletet. No kan dei studere bevegelsar i levande celler og sjå på transport av enkeltprotein, organellar, som er avgrensa rom i cellene, og heile celler.

Bakke var den første i Noreg som tok i bruk teknikkar med fluorescerande protein i levande celler. Han er no leiar for eit imagingsenter støtta av Forskingsrådet sitt program for funksjonell genomforsking (FUGE) og Styringsgruppa for Molecular Life Sciences (EMBIO) ved UiO.

Moderne utstyr gjer at dei og andre forskingsgrupper kan studere celler i tredimensjonalt rom, samt tid. Det betyr at dei kan bruke teknikken med fluoriscerande protein til å studere adressesystemet i cellene i fire dimensjonar.

Dynamiske celler

Bakke fortel at sjølv om ein har studert opptak av molekyl i cellene i mange år, har ein lenge hatt mangelfull kjennskap til detaljar, og aksepterte modellar har til dels vore feil. Før måtte ein kjemisk fiksere cellene for mikroskopi, små strukturar gjekk tapt og ein fekk berre augeblikksbilete. Filming av farga protein har gitt nytt syn på mange dynamiske prosessar i cellene. Det viser seg at det heile tida er bevegelsar, fusjonar og fisjonar av organellar og at forma stadig endrar seg.

Kan leite etter nye legemiddel

Forskarane ønskjer å finne dei normale funksjonane til immunceller og molekyl for å få ei betre forståing av kvifor immunsystemet sviktar og om det er mogleg å betre dette.

Eit mogeleg bruksområde for denne typen forsking, er å leite etter nye legemiddel. Ved å tilsetje mange ulike typar kjemikalium eller stoff, frå for eksempel mikroorganismar, til cellene, kan ein sjå om dei påverkar molekylære mekanismar. Ein kan òg vise kva funksjon eit protein har ved å stoppe produksjonen av proteinet og sjå på effekten.

FAKTA:

Antigen

  • molekyl som kan fremje immunrespons

Protein

  • kjeder av aminosyrer

MHC – major histocompatibility complex

  • vevslikskapsantigen
  • finst i klasse I og II
  • hos menneske blir det kalla HLA (humane leukocytt-antigen)

Sjukdomar kopla til MHC/HLA

  • personar med bestemte variantar av HLA får lettare enkelte sjukdomar
  • ofte autoimmune sjukdomar (slik som cøliaki og type 1-diabetes), der kroppen angrip sine eigne celler

Grønt fluorescerande protein

  • finst naturleg i maneta Aequorea victora
  • sender ut grønt lys – fluoriscerar – når det blir belyst med bestemte bølgjelengder
  • to amerikanarar og ein japanar fekk Nobelprisen i kjemi i 2008 for å ha teke i bruk GFP kopla til protein
  • i dag finst det fluorescerande protein i mange ulike fargar

Sjå cellefilm på nett

Vil du sjå korleis protein og organellar bevegar seg rundt i celler? Gå inn på: www.imbv.uio/imaging

Av Norunn K. Torheim
Publisert 1. feb. 2012 11:45
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

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