Ny kunskap om mekanismer för cellutmognad
Ett internationellt forskarlag, där forskare från Karolinska Institutet ingått, har gjort ytterligare framsteg när det gäller att beskriva generella mekanismer för så kallad cellutmognad. Studien, som publiceras i tidskriften Science, omfattar mer än 400 cellmognadsstadier i 33 olika celltyper hos mus och människa.
Arbetet ingår i FANTOM5-projektet som leds från forskningsinstitutet RIKEN i Japan. I detta storskaliga samarbete har forskare från hela världen skapat en atlas som visar vilka gener som används i stort sett alla de celltyper som människan består av. Atlasen lanserades i mars förra året och rönte då stor uppmärksamhet internationellt.
Det forskarna nu har gjort är att försöka kartlägga processen som reglerar hur en cell – ofta kallad stamcell – kan mogna ut till en annan celltyp i den komplexa helhet som utgör människokroppen. Forskarna undersökte vilka gener som är involverade i denna process genom att titta på tidssekvenser av cellutmognad i 19 celltyper hos människa och 14 celltyper hos mus, totalt cirka 400 cellmognadsstadier. Tekniken gör det möjligt att peka ut exakt var på DNA de aktiva generna finns och hittar även de genetiska reglage eller switchar, kallade enhancers, som förstärker geners avläsningskapacitet i rätt celler och vid exakt rätt tidpunkt.
Likartat mönster
Hos alla studerade celltyper kunde forskarna identifiera ett likartat mönster i aktiviteten hos gen och genswitch precis efter att cellen påbörjar utmognadsprocessen, det vill säga reagerar på ett visst stimuli som sätter igång utmognaden. Genswitchen aktiveras under de första 15 minuterna efter stimulering och sätter igång en specifik typ av reglerande gener, så kallade transkriptionsfaktorer, efter mellan 30 och 100 minuter. Dessa har i sin tur förmåga att aktivera andra gener och sätter igång en kaskad av förändringar i cellen.
Mönstret var detsamma i samtliga studerade celler, men olika gener och switchar var aktiva i varje celltyp. Sannolikt har forskarna hittat en princip som gäller för alla däggdjur. De menar att kunskapen är en viktig pusselbit i förståelsen av hur celler – och i förlängningen människokroppen – fungerar i friskt tillstånd och vid sjukdom.
FANTOM5-konsortiet leds av Yoshihide Hayashizaki, professor vid RIKEN. De forskare vid Karolinska Institutet som är medlemmar i FANTOM5 och har deltagit i det nu publicerade arbetet är Andreas Lennartsson, Michelle Rönnerblad och Carsten Daub vid institutionen för biovetenskaper och näringslära samt Peter Arner, Anna Ehrlund och Niklas Mejhert vid institutionen för medicin, Huddinge. Totalt ingår över 500 forskare från 114 organisationer i mer än 20 länder i FANTOM-projektet. Forskningen har finansierats av japanska staten och EU.
Publikation
Transcribed enhancers lead waves of coordinated transcription in transitioning mammalian cells
Erik Arner, Carsten Daub, Kristoffer Vitting-Seerup, Robin Andersson et al, Berit Lilje, Finn Drablos, Andreas Lennartsson, Michelle Rönnerblad et al.
Science, online 12 February 2015, doi: 10.1126/science.1259418