Felles selvmordsprogram

Biologer fra København universitet har identifisert et selvmordsprogram hos planter som også finnes i dyr og mennesker. På sikt kan det føre til bedre behandling av blant annet infeksjoner, kreft og Alzheimers.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Løvfall skyldes celledød

Celledød i planter er noe vi alle kjenner til. Når blader falmer og faller av trærne om høsten, skyldes det at bladenes celler begår kollektivt selvmord.

Og når vi konstaterer at eplet som vi nettopp har kjøpt på supermarkedet har en brun flekk, så skyldes det typisk at eplet er infisert med bakterier, noe som får celler i området til å stenge ned.

På den måten forhindrer de at bakteriene sprer seg til resten av eplet.

Infeksjonen kan altså få ellers friske celler til å stenge ned og fortære seg selv for å redde den friske delen av eplet.
 

Visste du

Man ble først klar over at levende celler har et innebygget celledødsprogram på 1990-tallet under studier av den lille rundormen C. elegans.

I årene som fulgte ble det klart at flere av ormens celledødsprogrammer genetisk er til stede hos mennesker.
 

Visste du

Den nye oppdagelsen gir også en indikasjon om hvorfor kjemoterapi virker.

Kjemoterapien går ganske enkelt inn og aktiverer cellenes autofagi-program, slik at de infiserte cellene tvinges til å begå selvmord.
 

Når virus eller bakterier trenger inn i kroppen, forsøker cellene våre å ta knekken på dem med forskjellige triks.

For eksempel kan den infiserte cellen drepe seg selv og dermed unngå at infeksjonen spres.

Et annet våpen kalles for autofagi – en mekanisme hvor de syke cellene slår ned på infeksjonen ved å «spise» mikrobene.

Det siste trikset har mange virus og bakterier funnet en måte å omgå, ved å legge ut en form for røykteppe som lurer cellenes autofagi-apparat.

Våpenkappløp

Hvordan dette våpenkappløpet mellom infeksjoner og levende celler konkret foregår i levende organismer, har vært et mysterium i de siste 15 årene.

Man har blant annet ikke blitt enige om cellenes autofagi-program også spiller en rolle som celledødsprogram.

Nå er det endelig kommet et gjennombrudd i saken, for en gruppe forskere fra Biologisk institutt ved København universitet har klart å identifisere de genene som styrer autofagi-prosessen i planter.

- Gjennombrudd

De fastslår at autofagi både fungerer som et celledødsprogram og et antimikrobielt våpen. Oppdagelsen er viktig fordi den ser ut til å styres av de samme mekanismene som man kjenner i mennesker.

Gjennombruddet er nettopp offentliggjort i det vitenskapelige tidsskriftet «Cell».

– Det er et fundamentalt gjennombrudd. Med oppdagelsen kaster man plutselig inn plantene i studier av disse prosessene, og siden de samme genene går igjen hos dyr og mennesker, gir det oss en enestående mulighet til å forstå mer om hvordan dette selvmordsprogrammet virker hos oss, forteller førsteamanuensis Morten Petersen.

Han har ledet arbeidet sammen med professor John Mundy.

Plastiske planter

Forskerne har valgt en plante som modell for studiene av cellers selvmordsmekanisme fordi planter er langt enklere å ha med å gjøre enn dyr og mennesker, og dessuten er betydelig mer plastiske.

I motsetning til dyr og mennesker, som nødig vil unnvære kroppsdeler, skjer det nemlig ikke stort når man klipper av et blad fra en plante.

Et annet element er at 70 prosent av de genene som er involvert i sykdommer i mennesker går igjen hos planter. Derfor bekjemper planter langt på vei sykdommer på samme måte som mennesker.

Plantene er dermed gode «forsøksdyr» i studiet av cellenes selvmordsmekanisme.

Infisert bladcelle begikk selvmord

Forskerene sporet opp genene i en modellplante av en art som er kjent som vårskrinneblom.

Vårskrinneblom, Arabidopsis thaliana (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)
Vårskrinneblom, Arabidopsis thaliana (Foto: Wikimedia Commons, se lisens her)

– Vi infiserte først et friskt blad av planten med bakterier som straks forsøkte å spre seg til resten av planten, men de infiserte cellene hindret et angrep ved å ta livet av seg selv.

- Samtidig signaliserte de syke cellene til omkringliggende celler at de også skulle gjøre det samme, forteller post.doc. Daniel Hofius, som er førsteforfatteren til artikkelen.

På den måten ble det skapt en slags beskyttende lag rundt det infiserte området, noe som forhindret bakteriene i å overta hele planten.

At denne beskyttelsesprosessen virkelig skyldtes autofagi, kunne forskerne konstatere ved hjelp av noen kontrollplanter som hadde fått ødelagt de genene som ellers er involvert i prosessen.

I motsetning til sine artsfrender var disse plantene ute av stand til å gjennomføre redningsaksjonen.

Fire selvmordsprogrammer

Siden 1990-tallet har det vært klart at en celle har flere selvmordsprogram i bakhånd. Disse styres av forskjellige gener. Programmene arbeider sammen og sørger for at cellen om nødvendig er i stand til å begå selvmord.

Det mest kjente av de fire selvmordsprogrammene er den såkalte «apoptosen», som særlig er aktivt under fostertilstanden.

For eksempel sørger den for at kjøttet og huden smyger seg opp langs med knoklene, slik at vi ikke får «svømmehud» mellom fingre og tær.

De cellene som dør i prosessen, blir fortært av de cellene som ligger rundt, som på den måten får næring til å vokse enda mer.

Motstand

Noen forskere har også foreslått at «autofagi»-prosessen er et slikt selvmordsprogram, men hittil har ideen møtt massiv motstand fordi autofagi er blitt oppfattet som en ren overlevelsesmekanisme.

Man har lenge visst at sultne celler kan bruke mekanismen som et verktøy til å få tak i mer næring. Ved å slå på autofagi-programmet kan cellene stille sulten ved å spise en del av seg selv. På den måten overlever cellen ved å bruke sine egne proteiner om igjen.

Teorien er møtt med skepsis fordi man umiddelbart hadde problemer med å akseptere tanken om at cellene kunne bruke den samme mekanismen til å holde seg selv i live og til å bekjempe infeksjoner og sykdommer.

To verktøy i ett

Takket være forskernes gjennombrudd er den diskusjonen nå lagt død, for de har bevist at programmet spiller en rolle i begge prosessene.

Cellene kan altså både bruke det som en overlevelsesmekanisme når de sulter, og til å begå selvmord når de blir infisert. Autofagi er altså et langt kraftigere verktøy for cellene enn man hittil har trodd.

Autofagi spiller også en viktig rolle i mange av de sykdommene som mennesker slåss mot, som for eksempel kreft. Det skyldes at kreftceller nettopp overlister celledødsprogramer og derfor blir «udødelige».

Men også alzheimerpasienter vil antagelig kunne få stort nytte av den nye oppdagelsen på sikt.

– Alzheimerpasienter er plaget av for mye celledød, hvor hjernens nerveceller begynner å drepe seg selv altfor tidlig. Nå vet vi hvilke gener som er involvert i den prosessen, og det er det første store skrittet på veien i utviklingen av en behandling, avslutter Hofius.

Lenker

Kontaktopplysninger for John Mundy

Pressemelding fra København universitet

Les artikkelen i «Cell»

______________________________

© videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.

Powered by Labrador CMS