Proteinkomplex avgörande vid celldelningen

I samband med replikationen dras dubbelspiralen i DNA isär så att replikationsmaskineriet kan komma åt de enskilda DNA-strängarna.

– När dessa strängar bänds isär, uppkommer spänningar nära kopieringsområdet i form av övertvinnat DNA. Det är viktigt att dessa tas bort, eftersom replikationen annars kan bromsas upp eller stoppas helt. Det kan i sin tur leda till att cellen dör alternativt blir muterad, förklarar Camilla Björkegren (tidigare Sjögren), professor i cell- och tumörbiologi vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Hennes forskargrupp har funnit att ett specifikt proteinkomplex, kallat Smc5/6-komplexet, hjälper till att lösa upp spänningarna under replikationen. Gruppen har även visat att de här spänningarna kan förflytta sig relativt fritt längs DNA i en kromosom, vilket inte tidigare varit känt.

Tar bort spänningarna

Man har däremot vetat att enzymgruppen topoisomeraser tar bort spänningarna i det övertvinnade DNA genom att göra tillfälliga brott i DNA. Forskargruppens upptäckter ökar möjligheterna att på sikt hitta nya vägar i behandlingen av cancer.

– Topoisomeraserna är en av de viktigaste måltavlorna i dagens cancerbehandling; genom att stoppa deras funktion påverkas såväl cellens transkription som replikation. Ett problem är dock att vi kan få cancerceller som blir resistenta mot de mediciner som slår mot topoisomeraser. Ett sätt att komma runt detta vore att använda sig av något som i stället hämmar Smc5/6-komplexet.

En annan viktig kontrollmekanism för att de nybildade dottercellerna ska få rätt kromosomuppsättning, det vill säga en kopia av varje, är att de båda systerkromosomerna hålls ihop ända fram till själva celldelningen. Detta sköts av cohesin, ett proteinkomplex som ser till att kromosomerna fördelas rätt under celldelningen.

Hennes grupp har visat att cohesin även spelar en avgörande roll för att laga allvarliga kromosomskador, då båda DNA-strängarna bryts av. Cohesin måste då binda direkt till det skadade området och reaktiveras av skadan för att hålla ihop de båda systerkromosomerna.

– För att reparera ett brott på DNA-strängarna försöker cellen använda sig av en DNAmolekyl som liknar den skadade. Den perfekta mallen är en identisk DNA-dubbelsträng, med andra ord den kromosomkopia som bildas genom kromosomkopiering och som hålls samman av cohesin, förklarar Camilla Björkegren.

Genom forskningen kring cohesin-komplexet respektive Smc5/6-komplexet ökar kunskapen om de cellulära mekanismerna i samband med replikation och DNA-reparation, och därmed också kunskapen om vad som går fel då en vanlig cell förändras till en tumörcell.

Inspirera studenter att börja forska

Egentligen är det förunderligt att de komplicerade processerna i cellmaskineriet nästan alltid fungerar friktionsfritt och att det relativt sällan går fel, säger Camilla Björkegren.

– Vi kan ta hudceller som exempel. I en enda hudcell uppkommer under en solig dag hela 30 000 DNA-skador. Men i cellmaskineriet finns reparationsmekanismer som normalt tar bort dessa skador.

I hennes tjänst ingår även undervisning av främst doktorander men även läkarstudenter.

– Det är roligt att leda dem in i ny kunskap om cellen och hjälpa dem att se hur mycket som finns kvar att upptäcka. Många tycker att det verkar ganska mossigt att vara professor på KI.

– Men det här jobbet har mycket som skiljer sig från den gängse bilden av vimsiga professorer i pipskägg och runda glasögon. Man får stor användning av det kreativa sinnet, intellektuella utmaningar, kontakt och samarbeten med andra kreativa personer och en möjlighet att vara den första som upptäcker en ny aspekt av livet. Jag försöker få fler att upptäcka hur hisnande spännande det är att forska.

Text: Eva Cederquist. Publicerad i skriften "Från Cell till Samhälle" 2011 (uppdaterad september 2018).