Hvordan celler bliver uafhængige og regulerer funktioner

Jacob Lewerentz, Institut for Molekylærbiologi ved Umeå Universitet, bidrager med sit speciale til viden om, hvordan celler regulerer deres proteinniveau og tilpasser sig et nyt miljø uden for deres organisme. Han har også undersøgt, hvordan proteinniveauer reguleres i celler, der forbliver i deres organisme, og udviklet computersoftware til nye sekventeringsteknologier, der producerer lange DNA-aflæsninger.

"Øget viden om cellulær evolution er interessant både fra et grundlæggende videnskabeligt perspektiv og fra et kræftperspektiv, for eksempel ved identifikation af kræftceller på et tidligt stadium til behandling eller til lægemiddeludvikling, der er rettet mod kræftfremkaldende 'omlejringsmekanismer'," siger Jacob Lewerentz .

Celler, der er blevet isoleret fra deres værtsorganisme, er almindelige i videnskaben. Et lignende eksempel på isolerede celler er kræftceller, der er skiftet til et selvcentreret liv inde i menneskekroppen. Isolerede celler har en anden funktion, der er drevet af omlejringer i deres genetiske kode.

"Det var tidligere kendt, at omlejringer resulterer i en stigning af visse gener, men hvordan sådanne stigninger opstår, har været ukendt," siger Jacob Lewerentz. "Vi viser, at stigningerne primært sker gennem lokal duplikering af genetisk sekvens, som dobbeltskrevne ord i en tekst."

Strukturen af ​​de duplikerede sekvenser blev identificeret af nye sekventeringsteknologier, der muliggør læsning af lange fragmenter af den genetiske kode. Ved hjælp af de lange aflæsninger var Jacob Lewerentz også i stand til at formulere en hypotese om de "omlejringsmekanismer", der transformerede cellernes genetiske kode.

"De nye sekventeringsteknologier, der dukkede op for nogle år siden, har revolutioneret feltet," siger han. "Nu kan en større kompleksitet fanges end før. Der er dog ofte behov for at kode tilpassede algoritmer for at udføre analysen, som hindrer mange forskere i at bruge teknologien."

I sit speciale har han udviklet computersoftware, der gør det muligt for enhver at identificere omarrangeringer i data produceret fra de nye sekventeringsteknologier. Ved at bruge denne software kan en bruger udføre målrettede analyser hurtigt og udføre eksplorativ forskning.

"Softwaren er nyttig for dem, der ikke kan kode, eller som ønsker at udføre hurtige analyser, for eksempel mange forskere og klinikere. Den er også nyttig for forskere, der har brug for at visualisere komplekse omarrangementer, for eksempel i kræftceller."

Temaet for afhandlingen har været, hvordan celler i forskellige miljøer regulerer deres proteinniveauer, som igen dikterer cellefunktionerne. Inden for organismemiljøet reguleres proteinniveauer primært gennem systemer, der modulerer læsningen af ​​den genetiske kode. Ukorrekt regulering af genaflæsning er involveret i flere sygdomme, og det er afgørende, at celler tuner læsning, når de står over for forskellige antal genkopier, for eksempel på kønskromosomer.

"Vi har karakteriseret genkendelsessekvensen for et system, der specifikt regulerer proteinniveauer fra visse gener."

I celler, der netop er blevet isoleret fra deres organisme, skal funktionerne ændre sig hurtigt. Her er reguleringen på læseniveau for langsom; for hurtigt at ændre proteinniveauer skal den genetiske kode omarrangeres. I afhandlingen viser Jacob Lewerentz, at celler, der for nylig blev isoleret tidligt, duplikerer dele af deres genetiske kode, hvor funktioner relateret til stresshåndtering er placeret.

"Det er svært at fange de tidlige tilpasninger af celler, der stræber efter at blive autonome, og i dette perspektiv er vores undersøgelse af særlig interesse, for eksempel for kræftforskning," siger han. + Udforsk yderligere

Nyt gennembrud afslører, hvordan prostatacancer kan begynde