Kjemisk stress endrer celler

Når kroppen utsettes for kjemiske stressfaktorer – som forurensning, tobakksrøyk og giftstoffer – endrer det cellene våre. Det kan kanskje forklare utviklingen av sykdommer som kreft.

Published
Hvis cellene våre blir stresset av ytre kjemiske faktorer, som for eksempel røyking, kan vi bli syke fordi genene våre endrer seg. Det viser ny dansk forskning. (Foto: Colourbox)
Hvis cellene våre blir stresset av ytre kjemiske faktorer, som for eksempel røyking, kan vi bli syke fordi genene våre endrer seg. Det viser ny dansk forskning. (Foto: Colourbox)

Forskere ved Københavns Universitet har offentliggjort forskning som avslører hvordan ytre kjemiske faktorer kan stresse kroppens celler og lede til utilsiktede endringer av hvordan gener uttrykkes.

– Cellers egenskaper er diktert av cellens arvemateriale, genene. Noen av genene er til enhver tid av, mens andre er på.

– Vi har vist at ytre stresspåvirkning kan skru på noen gener, og det kan sannsynligvis føre til sykdomsutvikling, sier Klaus Hansen.

Han leder en forskningsgruppe ved Biotech Research and Innovation Centre (BRIC) på Københavns Universitet.

Gener er av og på

Allerede på fosterstadiet blir cellene spesialisert til omkring 200 forskjellige celletyper. I grove trekk blir celletypen bestemt av gener som er av eller på.

For å forstå det avgjørende i de nye forskningsresultatene, er det vesentlig å forstå hvordan celler er byggd opp.

Arvematerialet vårt, DNA, inneholder den genetiske koden som er den samme i alle kroppens ca. 200 celletyper. Selv om koden er den samme, utvikler cellene seg forskjellig.

Det er fordi mange av genene våre bare er aktive i bestemte tidsrom under fosterutviklingen, eller bare er aktive i bestemte celletyper hos voksne.

Endring i uttrykk

For at utviklingen skal foregå normalt, og for at celler senere bevarer sin rette identitet og funksjon, er det altså nødvendig at mange gener er slått av.

– For eksempel blir huden hele tiden fornyet av hudceller som deler seg. Hvis cellene har vært kraftig påvirket av ultrafiolett stråling fra solen eller kjemiske stressfaktorer, kan man tenke seg at noen gener blir skrudd på, og dermed endres cellens identitet.

– Når cellen deler seg, er det dermed en risiko for at de nye cellene kan romme en endring i uttrykket av gener, som på sikt kan være medvirkende til utviklingen av hudkreft, sier Hansen.

Påvirker både fostre og voksne mennesker

Det er Simmi Gehani, ph.d.-student hos Klaus Hansen, som har oppdaget at man kan skru på gener som normalt er av ved å utsette celler for et stressaktiverende stoff.

Under fosterutviklingen kan selv kortvarige endringer i genenes aktivitet ha konsekvenser, fordi cellene ikke får de riktige instruksene for å finne ut hvilken type celle de skal bli til.

Men også hos voksne kan endret aktivitet av genene ha konsekvenser.

– Hvis man tenker seg at for eksempel nerveceller i hjernen utsettes for langvarig kjemisk stress, kan cellene plutselig produsere noen hormoner eller andre signalstoffer de ikke skal produsere. Dette kan forstyrre hjernens normale funksjon, sier Gehani.

DNA bestemmer om gener er på

Om gener er aktive eller inaktive, avgjøres av arkitekturen av DNA-et vårt.

DNA består av to meter lange dobbeltstrenger som ligger viklet rundt noen spesielle proteiner kalt histoner.

Hvis et stykke DNA er stramt rullet opp, kan maskineriet som leser av og omsetter genene våre til proteiner, bli hindret i å komme til, og genene vil da være skrudd av. Men når DNA-strukturen løsner, blir genene skrudd på.

Lenke til kreft

Forskerne har gjennom lang tid studert et kompleks av proteiner kalt PRC2.

PRC2 kan plassere små kjemiske grupper, metylgrupper, på histonene. Hvis denne markøren er til stede, binder forskjellige beskyttende komplekser seg til histonene, og genene er skrudd av.

Gruppens nye resultater viser at hvis celler utsettes for ytre kjemiske stressfaktorer, forsvinner de beskyttende kompleksene, og genene blir aktive.

– Grunnen til at kompleksene så å si faller av, er at stressfaktorene får et enzym (som kalles MSK) til å sette en annen kjemisk gruppe, en fosfatgruppe, på histonene som umiddelbar nabo til metylgruppene.

– Fosfatgruppen nøytraliserer metylgruppens hemmende funksjon og virker som et grønt lys for gen-aktivitet.

– Konsekvensen er at gener blir skrudd på, og det kan forstyrre cellenes normale utvikling, identitet og vekst, sier Gehani.

– Forskningen har enda ikke fastslått med sikkerhet at dette kan forårsake utviklingen av kreft, men det vil være fokus for ytterligere forskning i laboratoriet vårt, legger Klaus Hansen til.

___________________

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

Referanse og lenker

Polycomb Group Protein Displacement and Gene Activation through MSK-Dependent H3K27me3S28 Phosphorylation; Molecular Cell, Volume 39, Issue 6, 886-900; 10.1016/j.molcel.2010.08.020

Klaus Hansens profil (KU)

Simmi Gehanis profil (KU)