Cellers skjulte hukommelse vækkes til live – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2007 > Cellers skjulte hukomm...

17. maj 2007

Cellers skjulte hukommelse vækkes til live

Ny dansk forskning har undersøgt mekanismerne bag skjult cellehukommelse, som kan vækkes til live og bevirke, at en egenskab, som ikke var der før, pludselig er til stede. Særlige gærceller kan for eksempel pludselig skifte fra at være ét-kønnet til at være tvekønnet.

Kunstnerisk bearbejdelse af simulering
af nucleosomers vekselvirkning, udført
af Mette Høst.

Billedet blev valgt til forsidebillede på det
ansete videnskabelige tidsskrift CELL,
hvor artiklen er publiceret 18. maj.

Forskere fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet har ved hjælp af matematiske modeller og computersimuleringer set på de fundamentale mekanismer af spontane ændringer i biologiske systemer. Forskningen er et tværfagligt samarbejde i grænsefeltet mellem molekylærbiologi og fysik og er netop blevet publiceret i det ansete videnskabelige tidsskrift CELL, hvor den er på forsiden.

Slumrende egenskaber
Vores arvemateriale – DNA’et  er som et bibliotek med opskriften på alt om, hvordan vi ser ud og er. Arvematerialet er meget stabilt og nedarves til efterkommerne. Ind imellem sker der dog ændringer på DNA’et, og så kan der ske forandringer – store og små. Det kan være en del af forklaringen på udviklingen af hele det enorme og varierede dyre- og planteliv, vi har på Jorden.

Ændringer i arvematerialet er normalt en langsom og årelang proces, som foregår ved naturlig udvælgelse over mange generationer. Nogle gange sker der dog meget hurtige ændringer – her og nu i samme individ, og hvad kan forklaringen så være? De mekanismer har forskerne ved Københavns Universitet en mulig forklaring på. 

”Forklaringen på de pludselige ændringer er, at det ikke er selve DNA’et, der ændres – det er de nærmeste omgivelser, der ændrer sig og dermed påvirker DNA’et til at aktivere cellens slumrende egenskaber”, fortæller Kim Sneppen, der professor i biofysik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.

Omgivelserne styrer DNA
DNA-strengen snor sig rundt om nogle proteinkomplekser, der kaldes nucleosomer. Nucleosomerne har en meget vigtig betydning, idet de via feedback eller vekselvirkning er med til at bestemme, om det stykke på DNA-strengen, som det er i berøring med, bliver aktivt eller passivt. Hver gang cellen deler sig til nye celler, sker det ved, at den dobbelte DNA-streng deler sig i to enkeltstrenge, der så hver danner en ny dobbeltstreng.

Men nucleosomerne bliver ikke fordoblet ligesom DNA-strengen, og de tomme pladser fyldes ud af andre nucleosomer, som ligger frit flydende i cellen. Nucleosomerne er normalt neutrale, men de kan alligevel være en lille smule kemisk forskellige, og den forskel kan betyde, at den via den kemiske vekselvirkning påvirker DNA-strengen i enten den ene eller den anden retning. Virkningen kan være, at en skjult egenskab, der slumrede, vækkes til live og bliver aktiv, eller at en egenskab, der tidligere var aktiv, nu slukkes.

Samme arv – forskellige træk
I det praktiske forsøg anvendte molekylærbiologerne en mutant af en gærceller, der var bi-stabil således, at den kunne blive enten ét- eller tvekønnet. Fænomenet kaldes epigenetics, og det betyder, at man har samme genom, altså samme arvemasse, men der kan alligevel opstå en forskellig måde at være på. Eksperimentet viste, at der i gærcellerne skete spontane skift for hver cirka 2.000 cellegenerationer. Ved at opbygge en matematisk model baseret på positivt feedback fra de mikroskopiske tilstande af nucleosomerne har forskergruppen kunnet eftergøre de resultater og på den måde fundet de mekanismer, der kan forklare, at levende celler med ens DNA kan opnå ekstrem differentiering.

Forskningen på Grundforsknings Centret ’Models of Life’ på Niels Bohr Institutet har vist, at positivt feedback formentlig også er bag helt fundamentale hukommelsesmekanismer for DNA'et i den enkelte celle. Mekanismen giver både stabilitet og åbenhed for nye påvirkninger, hvis cellen skulle have brug for at ændre tilstand. Naturen har en medspiller, der styrer cellernes skjulte hukommelse.


Link:
Research hjemmeside:
http://cmol.nbi.dk/models/epigen/