Ny dansk forskning viser, at nogle hidtil oversete molekyler i kroppens celler spiller en helt central rolle i reparation af DNA’et.
De oversete molekyler (histon 1 (H1), se faktaboks) er hidtil primært blevet tillagt en rolle som strukturmolekyle organiseringen af DNA’et inde i cellerne, men nu viser det nye studie, at H1 også spiller en vigtig rolle i reparation af DNA’et.
Opdagelsen leder ifølge forskeren bag det nye forskningsresultat til en bedre forståelse af blandt andet udviklingen af kræft.
»Kræft er karakteriseret ved, at sygdommen netop er forårsaget af skader på DNA’et. Derfor spiller H1 øjensynligt en vigtig rolle i forsvaret mod kræft, da H1 er helt central i rekrutteringen af reparationsproteiner til at udbedre disse skader. At H1 spiller så central en rolle i så vigtig en mekanisme er helt ny viden, og det gør også, at andre forskere formentlig vil begynde at give H1 meget mere opmærksomhed, end molekylet har fået tidligere,« fortæller professor
Niels Mailand fra The Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research ved Københavns Universitet.
Den nye opdagelse er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nature.
Kollega kan lide studiet
Lektor Claus Storgaard Sørensen forsker ved Biotech Research & Innovation Center på Københavns Universitet.
Han har ikke deltaget i det nye studie, men har læst det og mener, at studiet er meget spændende.
Blandt andet er han begejstret over, at kollegaerne har fundet en funktion af H1, hvis bidrag til DNA’ets funktion man hidtil har haft svært ved at forstå.
Specielt hæfter Claus Storgaard Sørensen sig dog ved, at forskerne har fundet nye mekanismer, der regulerer reparationen af DNA'et, og som også spiller en vigtig biologisk rolle i immunforsvaret.
\ Fakta
Cellerne har forskellige histoner, som hjælper dem med at håndtere og organisere de to meter lange DNA-strenge, der findes i hver celle. Histonerne benyttes af cellerne til at vikle DNA’et op omkring, så det bliver systematisk organiseret i små klumper, der gør det lettilgængeligt for cellens mange forskellige proteiner, der skal arbejde med DNA’et. Histonerne spiller også forskellige roller i reguleringen af DNA’et. Histonerne har blandt andet nogle haler, som ved hjælp af kemiske signaler rekrutterer forskellige molekyler. Disse molekyler hjælper eksempelvis cellen med at oversætte informationen i DNA’et til funktionelle proteiner. Histonerne kan også slukke eller tænde for forskellige gener, så de bliver aktive eller inaktive alt efter cellens behov. Histon 1 eller H1 har forskere indtil nu primært tillagt en strukturel rolle i organisering af DNA, mens der er blevet forsket intensivt i, hvilke roller de fire kernehistoner H2A, H2B, H3 og H4 spiller.
»Hvis jeg skal pege på det, som i min optik er mest spændende, må det være det. Forskerne har leveret et stort bidrag til vores forståelse af, hvorledes reparationsproteinet 53BP1 rekrutteres til områder med DNA-skader. Samtidig er 53BP1 en meget vigtigt faktor for immunforsvaret. Her skal blive spændende at se, om der er nogle store opdagelser at hente i den retning,« siger Claus Storgaard Sørensen, der også mener at forskningen på nuværende tidspunkt mest befinder sig på grundforskningsniveau.
Skader på DNA’et 100.000 gange i døgnet
I hver eneste af kroppens celler opstår der dagligt 50.000 til 100.000 skader på DNA’et, hvor forskellige af DNA’ets byggesten bliver byttet rundt eller ændret, eller hvor en enkelt eller begge DNA-strenge bliver revet over.
Når det sker, indhenter den enkelte celle en masse forskellige reparationsproteiner til stedet, hvor skaden er sket, så den hurtigt kan blive udbedret.
På den måde kan cellen selv reparere skaden, og den undgår at skaden ødelægger cellen eller omdanner den til eksempelvis en kræftcelle.
Kortlægningen af disse mekanismer udløste tidligere på måneden en nobelpris i kemi til tre forskere. Det kan du læse mere om i artiklen ’Forskning bag nobelpris i kemi er et kræft-gennembrud’.
Forskere har i den sammenhæng længe vidst, at proteinet ubiquitin spiller en vigtig rolle i rekrutteringen af reparationsproteiner, men hidtil har det været et mysterium, hvordan ubiquitin gjorde det, og hvordan reparationssystemet bliver reguleret.
Det nye forskningsresultat viser, at ubiquitin sætter sig på H1 i nærheden af DNA-skaden, og at H1 derved er med til at rekruttere reparationsproteiner direkte til det sted, hvor der er behov for dem.
»Man har vist, at ubiquitin sætter sig på histoner i nærheden af en skade på DNA’et, men man har hele tiden troet, at det involverede histon måtte være et af de fire kernehistoner. Nu viser det sig så ganske overraskende, at det er det ekstra histon, H1, som ubiquitin-molekylet først sætter sig på,« siger Niels Mailand.
Flere perspektiver
Perspektivet i den nye forskning er ifølge Niels Mailand todelt.
- For det første kan forskningsresultatet bruges direkte til at forstå cellernes DNA-reparationsmekanismer. Med det nye forskningsresultat falder en vigtig brik på plads i forskernes forståelse af, hvordan kroppen reparerer på sit eget DNA.
Da fejl i reparationsmekanismen kan lede til kræft, kan det nye forskningsresultat også bruges til bedre at forstå, hvordan kræft opstår, og hvordan man kan forhindre det ved at målrette behandling til selve reparationsprocessen.
- For det andet peger det nye studie på, at H1 spiller en langt større og mere aktiv rolle i reguleringen af DNA’ets funktion og stabilitet, end forskere hidtil har troet.
Rekruttering af reparationsproteiner er potentielt set kun én ud af mange mekanismer, som dette molekyle kan have, og der kan være mange flere opdagelser på vej for de forskere, som på baggrund af den danske opdagelse vil kigge nærmere på dette hidtil lidt oversete histon.
»Jeg tror, at der er rigtigt meget at udforske her. Det er som at åbne en dør til et hidtil nærmest uopdaget territorium med masser af spændende viden. Histonerne er utroligt vigtige for mange af cellernes processer og for deres generelle velbefindende, og derfor er der i international forskning fokuseret meget på kernehistonerne og deres funktioner. Der er dog næsten ikke fokuseret på H1-histonet, for man vidste ganske enkelt ikke, at det havde en indflydelse på reparationsprocessen,« forklarer Niels Mailand.
