Nanoteknologi afslører cancer-molekylers hemmeligheder – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Forside > Nyheder > Nanoteknologi afslører...

04. juli 2014

Nanoteknologi afslører cancer-molekylers hemmeligheder

Nanoteknologi

Hvad man hidtil har troet var støj i biologiske signaler, viser sig nu at indeholde skjulte budskaber, der betyder forskellen på liv eller død for kroppens celler. Danske og amerikanske forskere har i et nyt samarbejde udviklet en banebrydende metode til at aflytte,hvordan nogle af cellernes vigtigste kommunikations-proteiner udveksler information, helt ned på enkelt-molekyle niveau. Resultaterne viser, at proteinerne tilføjer et lag af støj, som i sig selv udgør et signal, f.eks. til celledeling eller -død. Resultaterne kan få vigtig betydning for udviklingen af lægemidler mod sygdomme som udviklingsforstyrrelse og kræft. Arbejdet offentliggøres i denne uge i tidsskriftet Science.

Alvorlige sygdomme kan opstå, når kommunikationen inde i kroppens celler ikke fungerer. Kræft opstår f.eks. hyppigt, når molekylære signaler om vækst ikke kan slukkes igen. Nu har forskere opdaget en hidtil skjult mekanisme, der kaster nyt lys over, hvordan molekylære kontakter sender signaler, når de er tændt.

Ved at benytte kunstige cellemembraner har forskerne kunnet studere individuelle SOS molekyler, mens de aktiverer og derved kommunikerer med Ras molekyler, der sidder forankret på en kunstig cellemembran.

"Vi har arbejdet med nogle proteiner - Ras og SOS, der ofte er muterede i kræft og udviklingsforstyrrelser. Ras er kendt som det 'u-medicinerbare protein', fordi årtiers intens forskning har mislykkes med at finde effektive lægemidler mod proteinet. Vores opdagelse af den her hidtil skjulte mekanisme kan bane vejen for lægemidler, der ændrer på samspillet mellem SOS og Ras," siger postdoc Lars Iversen, der står bag gennembruddet.

Budskaber i støjen

I professor Jay Groves' laboratorium på University of California Berkeley, USA, har Lars Iversen sammen med kollegaer og forskere ved Nano-Science Center, Kemisk Institut ved Københavns Universitet, udviklet en screeningsmetode, hvor proteiners kommunikation kan aflyttes molekyle for molekyle, i stedet for som normalt, hvor millioner af molekyler bliver aflyttet på én gang.

Følsomme mikroskoper gør det muligt at se SOS molekylerne (grønne prikker) mens de bevæger sig rundt mellem Ras proteiner på membranen (rød farve). Den sorte farve afslører at SOS har aktiveret Ras i den del af membranen.

Molekylernes kommunikation ligger i, hvor hurtigt de arbejder. Den nye forskning viser, at SOS og Ras tilsammen ikke blot har en enkelt 'tændt position', hvor de arbejder med konstant hastighed, men at de kan skifte gear mellem en række forskellige hastigheder. Disse gearskift sker imidlertid på tilfældig vis, hvilket resulterer i en bumlet køreoplevelse.

"Vores resultater viser, at SOS er udstyret med en Formel-1 motor, men at håndbremsen er trukket, så den i gennemsnit kører som en familiebil. En gang imellem slipper den bremsen og tager en tilfældig spurt. Betragter man arbejdshastigheden som et biokemisk signal, svarer spurterne til støj på linjen, som man normalt vil forsøge at undgå," fortæller Lars Iversen, og fortsætter:

"Den adfærd var et mysterium for os, og vi benyttede derfor computersimulering til at undersøge betydningen for en hel celles samlede kommunikation. Det stod klart, at hyppigheden og længden af spurterne, og ikke kun gennemsnitshastigheden, påvirker cellen fundamentalt. Det er fascinerende, fordi spurterne - SOS proteinets indre støj - er usynlige i gennemsnitsmålinger".

Forskerne tror, at de tilfældige molekylære hastighedsændringer kan have generel betydning. Professor Dimitrios Stamou, Nano-Science Center, Københavns Universitet, er en del af det videnskabelige team bag arbejdet udført i Berkeley.

"Vi har længe haft fokus på proteiners tilfældige gear-skift, men de biologiske konsekvenser har været uklare. Med dette samarbejde står det klart, at disse skift meget vel kan fungere som et selvstændigt biologisk signal," siger Dimitrios Stamou.

Ny viden modsiger gængs opfattelse af molekylers funktion

De nye resultater vender op og ned på den eksisterende opfattelse af SOS og Ras’ måde at samarbejde på.

"Det var da lidt nervepirrende, men mest af alt spændende, når vores målinger igen og igen modsagde den eksisterende opfattelse af, hvordan de her molekyler fungerer. Det er sjældent, at man som forsker falder over den slags resultater," siger Lars Iversen.

Kontakt

Postdoc Lars Iversen, +45 22 57 77 63