Så hittar proteinerna rätt på kromosomerna

En forskargrupp vid Uppsala universitet har lyckats klarlägga hur proteinerna som reglerar genernas aktivitet snabbt hittar rätt på kromosomerna bland miljontals möjliga bindningsställen. Studien bekräftar samtidigt en mer än 30-årig teori om processen. Resultaten publiceras idag i den vetenskapliga tidskriften Science.

Proteinsyntesen är en av livets allra mest centrala processer, och att den fungerar precis som den ska har stor betydelse för om vi är friska eller sjuka.

Tillverkningen av ett visst protein i cellerna utgår från motsvarande gen på kromosomen. Produktionen regleras i hög grad av andra proteiner, så kallade transkriptionsfaktorer, som stimulerar eller blockerar tillverkningen genom att binda till DNA (arvsmassan) nära den aktuella genen.

De här termostatliknande reglersystemen möjliggör för cellen att stänga av produktionen av vissa proteiner om de inte behövs vid en given tidpunkt. Tillverkningen kan också snabbt vridas på då förändringar i cellens omgivning kräver nya funktioner. För att regleringen ska ha kort svarstid är det nödvändigt att bundna transkriptionsfaktorer på en given signal kan lossna från DNA, men också att de snabbt kan hitta tillbaka. I bakterien Escherichia coli handlar det om att lokalisera en unik DNA-sekvens bland närapå fem miljoner felaktiga platser på kromosomen.

-    Vi har undersökt hur transkriptionsfaktorerna hittar sina specifika platser på kromosomen och hur snabbt det sker. Det visade sig att de scannar cirka 40 DNA-baspar i taget genom att glida längs DNA-strängen för att sedan testa på ett nytt ställe, säger akademiforskare Johan Elf, vars grupp har arbetat med frågeställningen i flera år.

En teori för hur generna hittas föreslogs av uppsalaforskaren Otto Berg för mer än trettio år sedan. Nu visar Johan Elfs grupp att de teoretiska förutsägelserna stämmer genom att använda nyutvecklad mikroskopi som är så känslig att man kan se enskilda proteinmolekyler i levande celler.

-    Resultaten visar att problem som tidigare bara kunde studeras med biokemi i provrör nu också kan angripas i levande celler. Studien understryker också nyttan av att kombinera ny avancerad mätteknik med detaljerade fysikaliska modeller för att bryta ny mark inom molekylärbiologin, säger Petter Hammar, doktorand vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Studien har finansierats av bland andra Europeiska Forskningsrådet, ERC.

För ytterligare upplysningar, kontakta Johan Elf vid institutionen för cell- och molekylärbiologi, Science for Life Laboratory, Uppsala Universitet, tel: 018-471 46 78, e-post: johan.elf@icm.uu.se