Inde i hver eneste celle i kroppen gemmer sig vores DNA – en slags biologisk opskriftsbog for vores krop. Her er instruktionerne, som bestemmer alt fra vores højde og hårfarve til, hvordan kroppens celler fungerer. Når kroppen skal bruge disse instruktioner, bliver de ’læst op’ af et avanceret maskineri inde i cellen, som omsætter dem til de byggesten og funktioner, der afgør hvordan vores krop fungerer.
Men der er en udfordring: Hvis man strakte DNA’et fra én celle ud, ville det være omkring to meter langt. Alligevel er det pakket sammen i en cellekerne, som er mikroskopisk lille. Det lykkes ved, at DNA’et er foldet ekstremt tæt.
Når kroppen skal bruge oplysningerne i DNA’et, må det derfor først foldes ud. Lidt som når man åbner en papirrulle for at læse, hvad der står. Forskere har i mange år forsøgt at forstå præcis, hvordan denne proces foregår: Hvordan DNA’et folder sig ud, når det skal aflæses, og hvordan det bagefter pakkes tæt sammen igen.
Efter fire års arbejde har en gruppe forskere fra Center for Epigenetisk Cellehukommelse hos Kræftens Bekæmpelses Center for Kræftforskning sammen med internationale samarbejdspartnere nu fundet svaret. Den nye viden er netop offentliggjort i det anerkendte videnskabelige tidsskrift, Molecular Cell.
Forklaringen findes ifølge den nye forskning i molekyle FACT. Både når DNA bliver aflæst i forbindelse med celledeling og ved cellers produktion af proteiner, har FACT en helt central funktion. FACT spiller en rolle, både når DNA skal rulles ud, og når det skal pakkes korrekt sammen, efter det er aflæst.
Korrekt pakning af DNA’et er vigtigt, for hvis det sker forkert, viser den nye forskning, at forskellige dele af DNA’et fejlagtigt kan binde sig til hinanden. Denne nye indsigt er ifølge forskerne interessant, fordi den afslører en hidtil ukendt mekanisme, der kan påvirke, hvordan DNA er foldet i cellen.
- Vi er blevet klogere på helt grundlæggende funktioner i cellerne, som er relevant ved både sundhed og sygdom, herunder kræft, siger ph.d-studerende Ciaran Frater. Han arbejder i professor Anja Groths forskningsgruppe og har stået i spidsen for den nye forskning sammen med forskere fra lektor Nils Krietensteins forskningsgruppe.
Korrekt foldning af DNA er livsvigtigt
For at forstå FACTs funktion må man først vide, at DNA i cellens kerne er rullet op på molekyler kaldet histoner. Det er oprulningen på histoner, der gør, at DNA fylder så lidt at de kan være i cellekernen.
Når DNAet skal aflæses skiller FACT molekylet histonerne ad, så DNAet kan foldes ud. Når aflæsningen er færdig, genbruger FACT de oprindelige histoner og hjælper med at rulle DNAet op på dem igen.
Korrekt pakning af DNA’et på histoner er dog ikke alene vigtigt for at DNA’et kan være i cellekernen, det har også betydning for DNA’ets funktion. Derfor er det vigtigt at DNA’et bliver pakket sammen på samme måde som det var, inden det blev foldet ud:
Læs mere om forskning i hvordan celler udvikler og beholder deres specialiserede egenskaber
Højteknologiske metoder taget i brug
Den nye viden om FACT og dets betydning for vores DNA er blevet mulig fordi forskerne har taget en række af de allermest avancerede analysemetoder i brug. Bl.a. har forskerne benyttet teknikker, der kan studere celler én ad gangen og som kan vise, hvordan specifikke molekyler inde i cellerne er placeret i forhold til hinanden.
Forskerne har også brugt såkaldte sekventeringsteknologier. Sekventeringsteknologier er metoder, der gør det muligt at aflæse den genetiske kode i vores DNA, og det har vist, hvad der sker, hvis FACT ikke fungerer korrekt. I det tilfælde risikerer DNAet, som tidligere nævnt, at pakke og organisere sig forkert, hvilket kan ændre hvordan generne udtrykkes og føre til alvorlige sygdomme så som kræft.
- Vi ved allerede en hel del om hvordan celler kopierer eller læser deres DNA. Men vi ved kun lidt om hvordan celler bevarer organisationen af DNA’et under disse processer, hvilket den nye forskning giver et indblik i. Det er rigtig spændende i sig selv, og på længere sigt håber vi at det kan bruges som grundlag for nye behandlinger mod kræft, siger Ciaran Frater.
Resultaterne er offentliggjort her: Frater RCM. et al.: Maintenance of nucleosome organization through replication and 2 transcription counteracts aberrant coalescence of active chromatin.