Ny studie om hur proteiner påverkar våra gener
När en gen ska användas sker i cellen en kaskad av kemiska reaktioner som sammanlagt kallas för genuttryck. En stor utmaning inom genforskningen är att kartlägga de mekanismer som samordnar de olika reaktionerna i förloppet. Nu har forskare vid Stockholms universitet och Karolinska Institutet upptäckt en ny mekanism för koordinering av mRNA-syntesen och mognaden. Upptäckten gäller SWI/SNF, ett proteinkomplex som reglerar arvsmassans struktur och som nu visat sig vara avgörande även för mognaden av budbärarmolekylen mRNA. Resultaten har nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskriften PLoS Genetics.
I våra celler finns arvmassan förpackat i kromatin som består av långa DNA-molekyler som är lindade runt små proteinkomplex.
Sedan länge har forskarna vetat att proteinkomplexet SWI/SNF reglerar hur hårt DNAt och proteinerna binder till varandra i kromatinet, vilket har avgörande betydelse för genuttrycket. När en gen ska användas i cellen måste först kromatinpackningen vid genen luckras upp så att DNAt blir mer tillgängligt. Sedan kopieras genen till en budbärar-RNA-molekyl (mRNA) som genomgår flera mognadsprocesser i cellkärnan. Slutligen transporteras det mogna mRNAt till cytoplasman där mRNAt används som mall för tillverkning av ett protein.
De olika stegen i genuttryck utförs av olika molekylära ”maskiner” som fungerar samordnat, och koordineringen mellan olika steg i förloppet har visat sig ha stor betydelse for genuttryckets noggrannhet och effektivitet.
Hos en del organismer inklusive människan är mRNA-mognadsreaktionerna extremt komplicerade: vissa mRNA-molekyler kan mogna på flera alternativa sätt för att ge upphov till olika proteinvarianter. Med hjälp av immuno-elektronmikroskopiska metoder har forskarna upptäckt att SWI/SNF binder till nytillverkade mRNA molekyler i cellen.
Genom att jämföra vilka mogna mRNA-varianter som tillverkas i celler som saknar SWI/SNF med dem i celler där SWI/SNF fungerar normalt har forskarna kunnat visa att SWI/SNF påverkar en del av cellens alternativa mognadsreaktioner.
– SWI/SNF kontrollerar uttrycket av många gener genom att förändra kromatinpackningen vid generna. SWI/SNFs förmåga att även reglera mRNA:s mognad innebär att SWI/SNF kan bestämma vilka gener som uttrycks i cellen och också vilken typ av mRNA-variant, det vill säga vilket proteinvariant, ska tillverkas från varje gen, förklarar Ann Kristin Östlund Farrants, forskare vid Wenner-Grens institut.
Arvsmassan är identisk i alla celler i en organism, men olika typer av celler i organismen använder olika delar av arvsmassan, det vill säga olika gener. Följaktligen har varje celltyp i organismen en unik proteinsammansättning som ansvarar för cellens egenskaper och aktiviteter. Flercelliga organismer styrs av komplexa genetiska program som dirigerar organismens utveckling och funktion genom att bestämma vilka proteiner som tillverkas i varje celltyp. Det är en betydelsefull och spännande utmaning att försöka förstå hur de genetiska programmen fungerar. Och det är nödvändigt att förstå de normala genetiska processerna för att kunna förstå sjukdomar relaterade till defekter i genuttrycket, såsom cancersjukdomar och virusinfektioner.
– Grundforskningen har stor betydelse. För att kunna reparera en bil måste bilmekanikern ha förståelse för hur bilen är uppbyggt och hur motorns olika beståndsdelar fungerar samordnat. Genom att klargöra arvsmassans reglering lägger vi grunden för de forskarna som studerar genetiska sjukdomar och utvecklar läkemedel, säger Neus Visa, forskare vid Institutionen för molekylärbiologi och funktionsgenomik.
Artikelns titel: ”SWI/SNF associates with nascent pre-mRNPs and regulates alternative pre-mRNA processing”. PLoS Genet. 2009 May;5(5):e1000470. Epub 2009 May 8. PMID: 19424417
Författare: Ann-Kristin Östlund Farrants, Neus Visa, Anu Tyagi, Stockholms universitet; Jessica Ryme, David Brodin, Karolinska Institutet
Kontaktinformation
Ytterligare information:
Neus Visa, Institutionen för molekylärbiologi och funktionsgenomik, Stockholms universitet, tfn 08-164111, 070-43 23 911, e-post neus.visa@molbio.su.se
Ann Kristin Östlund Farrants, Avd. Cellbiologi, Wenner-Grens institut, Stockholms universitet, tfn 08-164097, 070-22 36 372, e-post anki@cellbio.su.se
