De ser skönheten i det allra minsta
Mycket medicinsk forskning kretsar kring små beståndsdelar av vår kropp. Men små molekyler kan ha stor betydelse för hälsan. Möt tre forskare som presenterar varsin favorit.
Berättat för Magnus Trogen Pahlén. Tidigare publicerad i Medicinsk Vetenskap nr 3 2021.
”Förmågan att ändra form gör DNA-helixen ännu vackrare”
Namn: Camilla Björkegren
Titel: Professor vid institutionen för biovetenskaper och näringslära samt institutionen för cell- och molekylärbiologi, Karolinska Institutet.
Forskar om: Kromosomdelning och stabilitet.
Favoritmolekyl: DNA.
”Våra kromosomers DNA är oerhört dynamiskt. Gener läses av eller blir tystade, DNA-skador uppstår och lagas, kromosomerna fördubblas inför celldelningen för att sedan fördelas in i dottercellerna. Alla dessa processer påverkas av SMC-proteinkomplex. De består av en hel familj komplex som organiserar kromosomerna genom att formera dynamiska länkar mellan två DNA-regioner. Fungerar SMC-komplexen inte som de ska störs utvecklingen från embryo till människa, och risken för cancerutveckling ökar.
Att säga att SMC-komplex är min favoritmolekyl är dock lite som att säga att favoritprylen är skidor utan att inkludera tanken på snö. Så mina favoriter är SMC-komplex och DNA, eller snarare den dynamik som uppstår dem emellan. Många ser DNA-molekylens skönhet i dubbel-helixens form och det faktum att den lagrar livets kod på ett stabilt och effektivt sätt. Det blir nu allt tydligare att det pågår en kommunikation mellan DNA och SMC-komplex. Att DNA-spiralen inte är ett passivt tvinnat rep som hanteras av en uppsjö proteiner, utan påverkar sin egen organisation och funktion genom att förändra sin struktur. Denna förmåga att ändra form gör DNA-helixen än mer vacker, och utgör mitt vetenskapliga fokus.
SMC-komplexen upptäcktes på 1990-talet under forskning kring kromosomernas separation vid celldelning, och efter min disputation jobbade jag i en av upptäckarnas labb i Wien. I dag vet man att komplexen finns i de flesta organismer och ofta i flera varianter. I människan finns det tre, och vi kartlägger det SMC-komplex som är minst utforskat.”
”Sfärer av energi”
Namn: Niklas Mejhert
Titel: Forskare vid institutionen för medicin, Huddinge, Karolinska Institutet.
Forskar om: Cellernas förmåga att lagra fett.
Favoritmolekyl: Triglycerider.
”Att studera lipiddroppar i fettceller är bland det mest osexiga som du kan göra som cellforskare. Det anses mycket häftigare att ägna sig åt mitokondrier i neuroner. Men tittar du på lipiddroppar i ett mikroskop så är de väldigt vackra. Helt perfekta runda bollar som flyter omkring i varje cell som sfärer av ren energi.
Anledningen till att de väckte min nyfikenhet var just att jag tyckte de var estetiskt vackra. De är en del av ett system som skapats av evolutionen för att lagra energi inför perioder då det var ont om föda.
Dropparna består mestadels av triglyceridmolekyler som hela tiden bildas och bryts ned beroende på hur mycket energi som cellen behöver. Det är en konstant process av uppbyggnad och nedmontering som är väldigt dynamisk. Här finns en rad enkla men olösta frågor, som hur vet cellen hur mycket fett den har inom sig? Något som är viktigt för att den ska kunna bibehålla sin funktion.
Att min forskning har en koppling till folkhälsa har varit avgörande för mig och därför drogs jag till att studera fetma. Här har triglycerider huvudrollen: Hur lagras de, i vilka celler och varför tolererar vissa celler att lagra dem medan andra inte gör det? Du kan ha två personer med samma mängd fettvävnad men där det är ohälsosamt bara för den ena. Jag tror att svaret finns i hur bra fettcellerna är på att lagra energi.
Historiskt har fettvävnaden uppfattats som rätt inaktiv, något som isolerar mot kyla eller fungerar som mekaniskt skydd kring vissa organ. Men i dag förstår vi att den även signalerar mättnadsgrad till kroppen. Fortfarande finns ett stort antal kliniskt relevanta frågor kring detta vackra men ofta hatade organ.”
”Förrädiskt enkel”
Namn: Urban Lendahl
Titel: Professor vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, Karolinska Institutet.
Forskar om: Funktionen hos signalvägen Notch.
Favoritmolekyl: Notch.
”Skönheten hos Notch ligger i att den är så enkel att beskriva vilket står i skarp kontrast till hur viktig den är för utvecklingen av allt från hudceller till blodkärl och nervceller. Denna förrädiska enkelhet kittlar grundforskaren i mig och har fått mig att ägna de senaste trettio åren åt att förstå Notch i detalj.
Min resa började när jag återvände från MIT i Boston med en nyfikenhet kring vad som får stamceller att mogna. Då hade forskare funnit en signalväg som de kallade Notch hos bananflugor, och visat att den var viktig för nervsystemets utveckling. Jag ville ta reda på om den även fanns hos däggdjur och vilken funktion den hade.
I dag vet vi att Notch är avgörande för utvecklingen av kroppens alla celltyper genom att reglera utvecklingen av stamceller till bland annat hudceller, muskelceller och nervceller. Blir det fel hos denna signalväg så resulterar det i allvarliga sjukdomar, inte minst cancer. Om Notch är överaktiv stannar för många celler som omogna stamceller vilket ofta ger cancer.
Jag är stolt över att min forskargrupp var först i världen med att finna Notch3-genen vilket hjälpte franska forskare att förstå orsaken till stroke- och demenssjukdomen CADASIL. Även om det inte finns något botemedel för sjukdomen finns nu en genetisk diagnosmetod och vi arbetar mot att ta fram terapier.
När min son Henry var i tonåren byggde vi ett Notch-museum i Minecraft tillsammans. När vi insåg att skaparen av Minecraft gick under pseudonymen Notch tog vi kontakt med honom. Jag skrev ett fysiskt brev till honom för att kolla att det var okej. Och fick svaret att han tyckte det var intressant forskning och kul att vi använde Minecraft för animeringen. Sedan dess har jag bland annat använt vårt museum när jag pratat om Notchforskningen för allmänheten.”