Det har hidtil været et mysterium for biologerne, hvorfor nogle celler er i uhæmmet vækst som kræftceller. Men nu viser det sig, at visse proteinmolekyler og det tempo, de arbejder med, er ansvarlige for disse cellers vækst.
Postdoc Lars Iversen fra Københavns Universitet har i samarbejde med professor Dimitrios Stamou fra University of Berkeley i Californien set på to proteinmolekyler, SOS og Ras, som er afgørende for, hvordan celler kommunikerer.
Ved at kigge på en kunstig cellemembran i et superfølsomt mikroskop kunne de se, at det tempo, proteinerne arbejder med, påvirker cellen fundamentalt. Resultaterne er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Science.
De har studeret individuelle SOS-molekyler, mens de aktiverer og derved kommunikerer med Ras-molekyler, der sidder forankret på den kunstige cellemembran.
Støj med skjulte budskaber
Hidtil har man troet, at SOS-proteinet laver en slags biokemisk støj, men rent faktisk er det biologiske signaler med skjulte budskaber, der er afgørende for cellens liv. Forskernes nye metode kan aflytte disse signaler.
»Vi har arbejdet med nogle proteiner – Ras og SOS – der ofte er muterede i kræft og udviklingsforstyrrelser. Ras er kendt som det ‘u-medicinerbare protein’, fordi årtiers intens forskning har mislykkes med at finde effektive lægemidler mod proteinet. Vores opdagelse af den her hidtil skjulte mekanisme kan bane vejen for lægemidler, der ændrer på samspillet mellem SOS og Ras,« siger Lars Iversen i en pressemeddelelse.
Alvorlige sygdomme kan opstå, når kommunikationen inde i kroppens celler ikke fungerer. Kræft opstår f.eks. hyppigt, når molekylære signaler om vækst ikke kan slukkes igen. Forskernes opdagelse af denne hidtil skjulte mekanisme kaster nyt lys over, hvordan molekylære kontakter sender signaler, når de er tændt.
Aflytning på molekylebasis
Den nye screeningsmetode gør, at proteiners kommunikation kan aflyttes molekyle for molekyle, i stedet for som normalt, hvor millioner af molekyler bliver aflyttet på én gang.
Molekylernes kommunikation ligger i, hvor hurtigt de arbejder. Den nye forskning viser, at SOS og Ras tilsammen ikke blot har en enkelt ‘tændt position’, hvor de arbejder med konstant hastighed, men at de kan skifte gear mellem en række forskellige hastigheder. Disse gearskift sker imidlertid på tilfældig vis, hvilket resulterer i en bumlet ‘køreoplevelse’.
»Vores resultater viser, at SOS er udstyret med en Formel 1-motor, men at håndbremsen er trukket, så den i gennemsnit kører som en familiebil. En gang imellem slipper den bremsen og tager en tilfældig spurt. Betragter man arbejdshastigheden som et biokemisk signal, svarer spurterne til støj på linjen, som man normalt vil forsøge at undgå,« fortæller Lars Iversen.
Usynlig indre støj
»Den adfærd var et mysterium for os, og vi benyttede derfor computersimulering til at undersøge betydningen for en hel celles samlede kommunikation. Det stod klart, at hyppigheden og længden af spurterne, og ikke kun gennemsnitshastigheden, påvirker cellen fundamentalt. Det er fascinerende, fordi spurterne – SOS-proteinets indre støj – er usynlige i gennemsnitsmålinger.«
Forskerne tror, at de tilfældige molekylære hastighedsændringer kan have generel betydning.
»Vi har længe haft fokus på proteiners tilfældige gearskift, men de biologiske konsekvenser har været uklare. Med dette samarbejde står det klart, at disse skift meget vel kan fungere som et selvstændigt biologisk signal,« siger professor Dimitrios Stamou fra University of Berkeley.
De nye resultater vender op og ned på den eksisterende opfattelse af SOS og Ras’ måde at samarbejde på.
»Det var da lidt nervepirrende, men mest af alt spændende, når vores målinger igen og igen modsagde den eksisterende opfattelse af, hvordan de her molekyler fungerer. Det er sjældent, at man som forsker falder over den slags resultater,« siger Lars Iversen.
Leave a Reply