Annons
Bild: 
Johan Jarnestad

Så lagar livet sin sköra tråd

Arvsmassan måste vara stabil, annars skulle inget liv finnas. Så resonerade dna-spiralens upptäckare. Men i själva verket är spiralen ömtålig. Livet finns för att cellen hela tiden reparerar sin arvsmassa. Årets kemipristagare har visat hur det går till.

Författare: 

Publicerad:

2015-11-20

– Utan de här reparationsmekanismerna skulle vi inte bli långlivade, säger Tomas Lindahl, biokemist och tidigare chef för Clare Hall laboratory norr om London.

Han delar årets kemipris med turk-amerikanen Aziz Sancar och amerikanen Paul Modrich. Oberoende av varandra har de kartlagt hur levande celler på olika sätt lagar skadat dna.

Forskarna som upptäckte dna-spiralens form år 1953 tog för givet att molekylen är helt stabil. Annars skulle det bli oreda i den genetiska informationen, som är nedtecknad med de fyra kemiska baserna G, A, C och T. Och utan ordning i arvsmassan skulle livet på jorden vara omöjligt.

Det har länge varit känt att radioaktiv strålning, ultraviolett ljus och vissa kemikalier förstör dna. Men i början av 1970-talet visade Tomas Lindahl att dna i en cell påfallande ofta går sönder helt utan yttre påverkan. Till exempel kan bokstaven C förändras så att den inte längre passar in i arvsmassans alfabet.

Tomas Lindahls slutsats blev att cellen måste ha något sätt att rätta till felen. År 1974 rapporterade han att kolibakterier har ett enzym som avlägsnar en förändrad bokstav, så att den kan ersättas med en intakt (se grafiken). Genombrottet inspirerade andra forskare till att leta efter liknande mekanismer.


Tomas Lindahls upptäckt: Base excision repair.

  1. Cytosin, en av dna-trådens fyra kemiska baser, kan omvandlas till uracil, som inte passar in i ”dna-språket”.
  2. Reparationen börjar med att ett enzym känner igen och avlägsnar uracil. 
  3. Andra enzymer klipper bort rester av den trasiga byggstenen.
  4. Cellen fogar in en intakt byggsten. Felet är rättat.
Bild: 
Johan Jarnestad

Aziz Sancar föddes i den turkiska byn Savur som nummer sju av åtta syskon. Båda föräldrarna var analfabeter, men starkt engagerade i barnens utbildning. Aziz Sancar tog sig till Amerika för att utforska ett märkligt fenomen: bakterier som fått en dödlig dos ultraviolett strålning kan plötsligt piggna till igen om man lyser på dem med blått ljus. Bakterierna innehåller fotolyas, ett enzym som med hjälp av energi från ljus reparerar trasigt dna.

Aziz Sancar hittade genen för bakteriernas fotolyas, och kunde senare kartlägga ett liknande system som även fungerar i mörker. Medfödda fel i motsvarande system hos människor ökar risken för att få cancer av solstrålning.


Aziz Sancars upptäckt: Nucleotide excision repair

  1. Ultraviolett strålning eller gifter i bland annat cigarettrök kan leda till att två tymin-baser bredvid varandra felaktigt binder ihop sig.
  2. Flera enzymer identifierar skadan och klipper bort tolv byggstenar, inklusive de felaktigt ihopkopplade.
  3. Cellens biologiska maskineri fogar in en korrekt följd av byggstenar. Den intakta halvan av dna-molekylen fungerar som mall.
Bild: 
Johan Jarnestad

Den tredje pristagaren, Paul Modrich, har visat hur celler rättar fel som uppstår när arvsmassan kopieras inför en celldelning. Brister i systemet kan bland annat utlösa en ärftlig form av tarmcancer.

När ett system som ska laga arvsmassan slutar fungera, ökar risken för tumörer – som lätt får nya genskador. Det kan leda till mutationer som hjälper tumören att motstå cellgifter.

Men även en tumör måste ha viss ordning i arvsmassan för att överleva. Så om det gick att hämma ytterligare ett system som lagar dna-skador, är sannolikheten för stor att cancerceller skulle drabbas hårdare än friska celler.


Paul Modrichs upptäckt: Mismatch repair

  1. Ibland råkar cellen stoppa in en felaktig byggsten när arvsmassan kopieras inför en celldelning (här cytosin i stället för tymin).
  2. Enzymer identifierar originalet och klipper bort en bit av kopian som innehåller felet.
  3. Cellens biologiska maskineri fogar in en korrekt följd av byggstenar. Originalet fungerar som mall.
Bild: 
Johan Jarnestad

Det är utgångspunkten för jakten på en ny typ av cancermediciner. I fjol godkändes läkemedlet Lynparza mot äggstockscancer. Medicinen hämmar en komponent i det reparationssystem som Tomas Lindahl upptäckte för över 40 år sedan. Tanken är att medicinen ska orsaka så mycket dna-skador i tumörcellerna att de går under, ungefär som vid en strålbehandling.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar