20. september 2019

Ny indsigt i hvordan celler opretholder deres identitet

Genetik

I kroppens celler har nogle proteiner afgørende betydning for, hvilke gener der er aktive eller slukkede. Nu har forskere fra Københavns Universitet og Memorial Sloan Kettering Cancer Center opdaget, hvilke proteiner der er nødvendige for at opretholde den rette genetiske regulering.

Celle

Alle de mere end 200 forskellige celletyper i vores krop indeholder det samme DNA. Hver celletype er bestemt ud fra, hvilke af cellens gener, der bliver udtrykt. Derfor er det essentielt, at genernes aktivitet bliver styret med stor præcision.

En stamcelle kan for eksempel udvikle sig til alt mellem en hud- eller knoglecelle, alt efter hvilke dele af arvemassen, der kommer til udtryk.

Forskerne i professor Kristian Helins forskningsgruppe har i flere år beskæftiget sig med at forstå de mekanismer, der styrer, om et gen er aktivt eller inaktivt. Denne forskning har afgørende betydning for forståelsen af, hvordan celler bliver specialiseret og opretholder deres identitet, den normale fosterudvikling, og hvordan forskellige sygdomme kan udvikle sig.

Resultaterne få betydning for den fremtidige behandling af bestemte kræftformer.

Professor Kristian Helin

I et nyt studie har forskerne, som arbejder ved Biotech Research & Innovation Centre (BRIC) og Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology (DanStem) ved Københavns Universitet samt Memorial Sloan Kettering Cancer Center i New York, opnået afgørende nye resultater.

Resultaterne er for nylig publiceret i det videnskabelige tidsskrift Molecular Cell, og giver indblik i hvordan epigenetiske mekanismer styrer geners aktivitet.

”Desuden kan resultaterne få betydning for den fremtidige behandling af bestemte kræftformer relateret til det undersøgte proteinkompleks. Heriblandt lymfeknudekræft, leukæmi og en speciel type hjernekræft, som ofte opstår hos børn,” siger Kristian Helin, professor på BRIC og forskningsdirektør på Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

Tænd og sluk

En af de centrale proteinkomplekser, der regulerer, om gener er tændt eller slukket, hedder PRC2. For at sikre, at komplekset binder til de rigtige steder i genomet, er der en række andre proteiner associeret med PRC2.

Proteinkomplekset PRC2 (venstre) spiller en central rolle i genetisk regulering. Forskere testede en række associerede proteiner (højre) og fandt, at de alle assisterer PRC2 med at binde sig til de korrekte steder. Det associerede protein PCL eksisterer i tre forskellige former, hvilket bringer antallet af associerede proteiner op på i alt seks. Illustration: Biotech Research & Innovation Centre, Københavns Universitet.

I den nylig publicerede artikel har forskningsgruppen undersøgt betydningen af seks forskellige proteiner knyttet til PRC2, og gruppen har vist, at alle seks proteiner bidrager til at lede PRC2 til de rigtige steder i arvemassen.

Evnen til at finde vej til de rigtige steder i arvemassen forblev intakt, indtil alle seks associerede proteiner var fjernet.

Postdoc Jonas Højfeldt

I 15 forskellige kombinationer fjernede forskerne ét efter ét de associerede proteiner fra embryonale stamceller. På den måde kunne forskerne studere bidraget af hver enkelt protein til PRC2-kompleksets aktivitet og binding til bestemte områder. Det viste sig, at evnen til at finde vej til de rigtige steder i arvemassen forblev intakt, indtil alle seks associerede proteiner var fjernet fra stamcellerne.

Det fund overraskede forskerne, fortæller studiets førsteforfatter, postdoc Jonas Højfeldt:

”Vi havde en formodning om, at hvert af de associerede proteiner stod for sit eget område at guide PRC2-komplekset hen til. I stedet så vi, at de alle bidrog til, hvor komplekset binder sig. Så længe bare ét af de associerede proteiner var tilbage, var evnen intakt,” siger han.

Om studiet

Studiet ’Non-core subunits of the PRC2 complex are collectively required for its target site specificity’ kan læses i det videnskabelige tidsskrift Molecular Cell.

Forskningsgruppen har modtaget støtte fra Kræftens Bekæmpelse, Danmarks Grundforskningsfond, Danmarks Frie Forskningsfond, Neye-Fonden, Novo Nordisk Fonden samt fra Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

Biotech Research & Innovation Centre (BRIC) er et elitecenter for biomedicinsk forskning på Københavns Universitet, hvis primære formål er at fremme grundvidenskabelig forskning i molekylær sygdomsbiologi.

Novo Nordisk Foundation Center for Stem Cell Biology (DanStem) er et international forskningsinstitut ved Københavns Universitet, som løser komplekse problemstillinger omkring stamcelle- og udviklingsbiologi. Eksempelvis omkring tidlig fosterudvikling, organdannelse og epigenetik.