Molekylet REST timer hjernens udvikling
STAMCELLEFORSKNING
Fra undfangelsen, hvor æg og sædcelle smelter sammen til en enkelt celle, udvikles kroppen til at bestå af trillioner af celler med specialiseret form og funktion. Det er et mysterium, hvordan de første stamceller ved, hvilken en af kroppens mere end 200 celletyper de skal blive til. Denne udvikling kræver præcis timing, for at vores krop organiseres og fungerer som den skal. Forskere verden over jagter i øjeblikket viden om stamceller, da den viden har store perspektiver i forhold til behandling af en lang række alvorlige sygdomme. Forskere fra BRIC, Københavns Universitet, har netop vist, at molekylet REST virker som en adapter, der kobler molekylære 'sluk-knapper' med nervegener og dermed timer nervecellers udvikling.
- Molekylet sikrer at der er slukket for nerve-gener i stamcellerne, indtil det korrekte tidspunkt i fosterlivet, hvor molekylet forsvinder, og vores nervesystem begynder at udvikles. Vores resultater er lige nu mest interessante for den biologiske forståelse af, hvordan gener tændes og slukkes under fosterudviklingen. Men resultaterne relaterer sig også til sygdomsudvikling og forhåbentlig vil vores fremtidige studier kunne bidrage til udviklingen af nye behandlingsformer mod for eksempel kræft, siger Klaus Hansen, lektor og forskningsleder ved BRIC.
Figur: Niveauet af REST falder når fosterstamceller begynder deres udvikling til nervestamceller og molekylet forsvinder helt i færdigudviklede nerveceller. Hvis der er et forhøjet niveau af REST i de specialiserede nervestamceller, kan det øge risikoen for hjernekræft. Illustration: Nikolaj Dietrich.
Genetiske sluk-knapper
Vores dna som indeholder generne, er ens i alle 200 celletyper. Grunden til at vores celler alligevel kan antage forskellig form og funktion skyldes, at det kun er udvalgte gener, som er aktive i for eksempel nerveceller, mens andre gener er aktive i leverceller eller hudceller. Postdoc Nikolaj Dietrich fra Klaus Hansens laboratorium, har stået i spidsen for undersøgelserne:
- Vores resultater viser, at REST virker som en slags adapter mellem nerve-gener og nogle protein-komplekser kaldet PRC, der virker som en genetisk sluk-knap. En lignende mekanisme er tidligere beskrevet hos bananfluer, men ingen har indtil nu kunnet finde disse adapter-molekyler i celler fra mennesker eller andre pattedyr. Dette har udløst flere forskellige biologiske teorier, men vi viser nu at denne tænd-sluk mekanisme er bevaret gennem udviklingshistorien, siger Nikolaj Dietrich.
Hjerneskader og hjernekræft
I de tidlige foster-stamceller sidder REST og PRC altså fast på nerve-generne og holder dem slukkede. I løbet af fosterudviklingen forsvinder REST i de celler som skal blive til nerveceller, mens molekylet bevares i andre celletyper, for at forhindre at disse tænder for deres nerve-gener. Desuden bevares REST i nogle særlige nerve-stamceller, hvor molekylet er med til at opretholde cellernes egenskaber som stamceller. Dette er afgørende, for hvis der opstår skader på vores nervevæv senere i livet, kan disse nerve-stamceller nemlig danne nye nerveceller og dermed reparere skaden og opretholde vitale kropsfunktioner. Men REST ser også ud til at kunne medføre en øget risiko for kræft:
- I hjernekræftformen neuroblastoma, har man fundet en forhøjet mængde af REST. Nogle af vores resultater tyder på, at forhøjet REST kan være medårsag til kræft, fordi molekylet kan få PRC til at slukke for nogle væksthæmmende, kræft-beskyttende gener, såkaldte tumor-suppressorer. Netop denne mulige virkning af REST, er det næste vi vil undersøge, siger Nikolaj Dietrich.
Resultaterne er netop publiceret i det internationalt anerkendte tidsskrift PLOS Genetics: REST-Mediated Recruitment of Polycomb Repressor Complexes in Mammalian Cells, Dietrich et al. februar, 2012.