Stress-faktorer kan styre vores gener – Københavns Universitet

Nyheder > Alle nyheder > 2010 > 2010.9 > Stress-faktorer kan st...

24. september 2010

Stress-faktorer kan styre vores gener

Celleforskning

Forskere fra KU dokumenterer, at udefra kommende stress-faktorer kan styre vores gener. Resultaterne er netop publiceret i det anerkendte internationale tidsskrift Molecular Cell.

Stress er ved at blive en af den industrialiserede verdens store sygdomme. Men hvad er stress? Årsagerne til stress kan være meget forskellige - du oplever måske selv stress som noget, der påvirker hele din krop og sind. Men hvis vi zoomer ind og kigger på kroppens byggesten, de enkelte celler, ser stress og dens udløsere lidt anderledes ud. Her kan stress opstå som følge af påvirkning fra forurening, tobaksrøg, giftstoffer udskilt fra bakterier osv. Når cellerne stresses, kan de ikke fungere normalt, og det kan påvirke hele organismen. I værste fald kan stress af vores celler føre til sygdomsudvikling.

Forskere fra Klaus Hansens forskningsgruppe ved Biotech Research and Innovation Center (BRIC), Københavns Universitet har netop fundet ud af, at ydre faktorer kan stresse vores celler ved at styre vores gener:

- Vi har fundet ud af at forskellige stress-faktorer kan styre vores gener, fordi de så at sige kan slukke eller tænde for generne. Både under fosterudviklingen og senere hen i livet er det meget vigtigt for at vores celler kan udvikles og fungere korrekt, at nogle gener er aktive, mens andre er inaktive, siger Klaus Hansen.

Påvirkning allerede under fosterudviklingen
Simmi Gehani, ph.d.-studerende hos Klaus Hansen har netop vist, at man kan tænde gener, der normalt er slukkede ved at udsætte celler for et stress-aktiverende stof. Under fosterudviklingen kan selv kortvarige ændringer i genernes aktivitet have konsekvenser, fordi cellerne ikke får de korrekte instrukser til at finde ud af, hvilken type celle de skal blive til. Men også hos voksne kan ændret aktivitet af vores gener have konsekvenser.

- Hvis man tænker sig, at f.eks. nerveceller i hjernen udsættes for langvarigt stress, kan cellerne pludselig producere nogle hormoner eller andre signalstoffer, de ikke skal producere, og dette kan forstyrre hjernens normale funktion, siger Simmi Gehani.

Stress-faktorer sender signal til enzymet MSK, som sætter en fosfatgruppe på histonerne. Hermed falder det beskyttende kompleks PRC2 af og genet aktiveres. Figur: Lise Rudkjær/Katrine Sonne-Hansen

Gen-aktivitet forstyrrer cellernes normale udvikling
Klaus Hansens forskningsgruppe er meget interesseret i at forstå, hvordan gener kan tændes og slukkes:

- Vi ved, at forskellige protein-komplekser kan sidde fast på de særlige proteiner (histoner) som vores arvemateriale ligger viklet op omkring og således bestemme om generne er aktive eller inaktive. Små markører på histonerne afgør, hvilke komplekser der bindes og er dermed afgørende for gen-aktiviteten, siger Klaus Hansen.

Forskerne har igennem lang tid studeret et kompleks af proteiner kaldet PRC2. PRC2 kan sætte små kemiske grupper - metylgrupper - på histonerne. Hvis denne markør er til stede, binder forskellige beskyttende komplekser til histonerne, og generne er slukkede. Gruppens nye resultater viser, at hvis celler udsættes for ydre stress-faktorer, forsvinder de beskyttende komplekser og generne bliver aktive.

- Grunden til at komplekserne så at sige falder af er, at stress-faktorerne får et enzym kaldet MSK til at sætte en anden kemisk gruppe - en fosfatgruppe - på histonerne som umiddelbar nabo til metylgrupperne. Fosfatgruppen neutraliserer metylgruppens hæmmende funktion og virker som et grønt lys for gen-aktivitet. Konsekvensen er, at gener som burde være slukkede nu er tændte, og det kan forstyrre cellernes normale udvikling, identitet og vækst, siger Simmi Gehani.

Uden at lave egentlige skader eller ændringer i vores arvemateriale kan udefra kommende stress-faktorer altså styre vores gener. Resultaterne blevet publiceret i det internationalt anerkendte tidskrift Molecular Cell den 24. september 2010: Gehani et al., Molecular Cell, Volume 39, Issue 6, 886-900, 24 September 2010

Hvordan styres vores gener?
For at forstå hvorfor stress-faktorer kan føre til sygdomsudvikling, er det vigtigt, at forstå lidt om vores gener. Vores arvemateriale, DNA, indeholder den genetiske kode, som er den samme i alle kroppens ca. 200 celletyper. Selvom koden er den samme, udvikler cellerne sig forskelligt. Det kan lade sig gøre, fordi mange af vores gener kun er aktive i bestemte tidsrum under fosterudviklingen eller kun er aktive i bestemte celletyper hos voksne. For at udviklingen forgår normalt, og for at celler senere hen bevarer deres rette identitet og funktion, er det altså nødvendigt at mange gener er slukkede.

Om gener er aktive eller inaktive afgøres af arkitekturen af vores DNA. Vores DNA består af to meter lange dobbelt-strenge, som ligger viklet op omkring nogle specielle proteiner kaldet histoner. Hvis et stykke DNA er stramt rullet op omkring histonerne, kan det maskineri der aflæser og omsætter vore gener til proteiner ikke komme til og generne vil være slukkede. Men når DNA strukturen løsnes, tændes der så at sige for generne.