Oppdaget ukjent sykdomsforsvar

Organismen har flere forsvarssystemer enn tidligere antatt. Oppdagelsen kan få betydning for sykdommer som har vært regnet som uhelbredelige.

Publisert

fakta om DNA og RNA

DNA, deoksyribonukleinsyre, er den kjemiske betegnelsen på arvematerialet som er bærer av arveanleggene, genene.

DNA-molekylene er bygget opp av tre kjemiske bestanddeler: et sukker, en av fire forskjellige baser, og fosfat.

En enhet av base, sukker og fosfat kalles nukleotider. DNA-molekylene består av to nukleotid-kjeder som er tvunnet om hverandre i en dobbeltspiral. I hver eneste menneskecelle er det mer enn en meter med DNA.

RNA, ribonukleinsyre, er kjemisk sett svært likt DNA. I cellene er det mange ulike typer RNA som fyller forskjellige oppgaver. De aller fleste er budbringere (mRNA). De bringer informasjon fra genene til ribosomene.

Ribosomene avleser informasjonen fra RNA og setter sammen kjeder av aminosyrer til proteiner. (Les mer om RNA.)

Mennesket antas å ha om lag 30 000 - 40 000 gener. Den totale samling av alle gener i en organisme kalles genom.

Molekylærbiologene jobber for fullt med å kartlegge det menneskelige genom. Neste utfordring blir å finne funksjonen til alle proteinene som genene koder for.

Arvestoffet DNA er molekyler som inneholder den genetiske informasjonen i cellene våre. Denne informasjonen kopieres over til såkalte RNA-molekyler, som formidler budskapet til produksjonsapparatet for proteiner. Proteiner er byggesteinene i alle organismer.

Reparerer seg selv

Det har lenge vært kjent at skader på DNA kan føre til mutasjoner, som er endringer i informasjonsinnholdet i DNA. Hvis slike skader ikke repareres, fører det til kreft, utviklingsforstyrrelser, svekket immunforsvar og tidlig aldring.

"Hans E. Krokan aner konturene av flere uoppdagede aktører."
"Hans E. Krokan aner konturene av flere uoppdagede aktører."

Det har også lenge vært kjent at cellen har et stort antall proteiner som reparerer DNA-skader, og forskningsmiljøet innenfor molekylærbiologi i Trondheim har bidratt mye til denne kunnskapen.

Det samme forskermiljøet har nå avslørt at i det minste noen skader på RNA-molekyler også blir reparert.

- Vi har avdekket en hittil helt ukjent del av organismens sinnrike forsvarssystem, fastslår professor Hans Einar Krokan ved Institutt for kreftforskning og molekylær medisin ved Norges teknisk-naturvitenskapelig universitet (NTNU).

Usynlig vedlikehold

Han sammenligner ei celle med en enorm trafikkmaskin i rushtida:

- Trafikken er avhengig av et betydelig vedlikeholdsapparat for å gli uhindret. Når alt går som normalt, er vedlikeholdsarbeidet usynlig. En liten svikt kan få fatale konsekvenser.

- Overfører vi dette bildet til ei celle, kan vi si at vi har mye kunnskap om selve vegbanen og kjøretøyene. Men det store vedlikeholdsapparatet bak har vi studert lite, sier Krokan.

Han mener at både DNA- og RNA-reparasjon inngår i cellenes vedlikeholdssystem. Og han aner konturer av flere aktører som ennå ikke er oppdaget.

- Vi vet at skader på arvestoffet medfører sykdom. Vi har trodd at skader på arbeidskopien, RNA, ikke har hatt noen betydning. Delvis fordi det lages så mange kopier av hvert arveanlegg, men også fordi de skal eksistere ei kort tid.

 

Hva skjer med feilkopien?

Man har trodd at skader på RNA bare fører til at molekylet blir ødelagt (degradert) eller neglisjert. Forskningsgruppa ved Klinisk og molekylær medisin har nå vist at i hvert fall noen skader på RNA blir reparert.

Neste skritt blir å finne ut hva som skjer når feilkopier ikke blir reparert. Kanskje viser de seg å være rusket som får et helt maskineri til å stoppe. Hvis så er tilfelle, har genterapeutene fått en ny utfordring å løse.

- Hver enkelt celle er så tettpakket av bestanddeler og aktivitet at det neppe er plass til defekter. Enhver feilfunksjon vil forstyrre trafikkstrømmen og må nødvendigvis påvirke alt som befinner seg omkring, sier Krokan.

Forskningsgruppen har påvist at både et bakterielt reparasjonsprotein og det tilsvarende humane, kan reparere både DNA og RNA. Krokan føyer til at oppdagelsen av RNA-reparasjon kan gi ny kunnskap om cellenes forsvarsmekanismer, men understreker at mye gjenstår før man vet hvor viktig denne forsvarsmekanismen er.

Alzheimer og hjerteinfarkt

Krokan spår at også proteiner som RNA bidrar til produksjonen av, kan bli reparert. Proteiner består av aminosyrekjeder som folder seg opp til helt bestemte tredimensjonale strukturer, omtrent som et garnnøste.

Forandringer av strukturen til proteiner leder til skumle sykdommer som Creutzfeldt-Jakobs og Alzheimer, der proteinene vikler seg sammen til store klumper.

Vanligere sykdommer

Men senere års forskning har vist at man også finner slik unormal sammenvikling av proteiner som har mistet sin naturlige struktur også ved flere mer vanlige sykdommer, som Parkinsons sykdom og fettavleiring i blodårene som senere fører til hjerteinfarkt.

Forskerne strever med å forstå hvordan og hvorfor foldingsmekanismen i proteiner ødelegges, og hva som eventuelt kan gjøres for å forhindre eller reparere skaden.

Kanskje har fenomenet sammenheng med feilkoding fra et skadet RNA-molekyl? Kanskje har også proteiner evne til sjølreparering? Kanskje blir det mulig å sette inn hjelpetiltak der naturlige mekanismer har sluttet å fungere?

Forskergruppen ved Institutt for kreftforskning og molekylær medisin publiserer i disse dager oppdagelsen av RNA-reparasjon i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.

Referanse:

Aas, Otterlei, Falnes, m.fl; Human and bacterial oxidative demethylases repair alkylation damage in both RNA and DNA; Nature 421, 859-863 (2003); doi:10.1038/nature01363