30.3.2021

Ny kunskap om cellernas ”minne” publicerad i väl ansedd tidskrift

När kroppens celler utsätts för olika stressfaktorer har de en enastående förmåga att återhämta sig. Forskning ledd av Lea Sistonen vid Åbo Akademi visar för första gången såväl hur de klarar av att hantera olika slags stress och upprepade gånger, som hur de återfår sina ursprungliga funktioner.

Temperaturförändringar, virus, läkemedel och tryck. Kroppens celler utsätts dagligen för olika former av stress som förorsakar tillfälliga förändringar i hur arvsmassan avkodas. Trots att det kan ske rätt drastiska förändringar i cellens transkriptionsprogram hittar den – eller egentligen dess dotterceller ett par steg senare i celldelningen – tillbaka till sin ursprungliga form. Forskarna pratar om att cellerna har ett ”minne”.

En forskargrupp ledd av Lea Sistonen, professor i cell- och molekylärbiologi vid Åbo Akademi, med Anniina Vihervaara, biträdande professor (tenure track) vid Kungliga Tekniska högskolan i Sverige, som artikelns försteförfattare har nu identifierat mekanismen bakom cellernas förmåga att reparera sig. De visar också att det sker en snabbare återhämtning i cellen när den utsätts för stress upprepade gånger – det är som om cellen lärde sig.

Upptäckten har publicerats i den ansedda vetenskapliga tidskriften Molecular Cell. Resultaten var så överraskande att tidskriften lyfte fram artikeln med en presentation av artikelförfattarna.

– Det här är grundforskning när den är som bäst. Vi har inte fått de resultat vi beställde, utan våra data avslöjar något nytt. Det är otroligt tillfredsställande, för forskningen har tagit länge och jag är tacksam för möjligheten, säger Sistonen.

Man har tidigare tänkt att förändringarna i genernas transkription beror på stora förändringar i arvsmassan. Det visar sig ändå att förändringarna i cellerna är minimala och beroende av ett enzym, polymeraset, som är aktivt i produktionen av cellens RNA.

– Polymeraset har bara ett mål och det är att producera RNA. Vad vi har visat är att polymeraset utöver att vara aktivt eller i paus, kan vara i ett startläge vars hastighet styr processen. Yttre faktorer bestämmer hur mycket polymeras som finns och hur aktivt det ska vara, säger Sistonen.

– Dessutom kan polymeraset göra produktionen av RNA mindre effektiv så att celler som utsatts för stress inte producerar onödigt mycket RNA, vilket skyddar cellen.

Möjliga områden där resultaten kan vara till nytta är till exempel som en del av förklaringen till varför cancerceller är så svåra att utplåna. Sistonen tänker sig också att individuella läkemedel är ett område som kanske kan dra nytta av forskningsresultaten och forskningens metod, som snabbt ger en överblick över hela arvsmassan i stället för att fokusera på enskilda gener.

– Bara en eller två procent av människans arvsmassa är kodande gener, resten är styrmekanismer för hur arvsmassan avkodas och där är de individuella variationerna också mycket större. När vi funderar på varför människor reagerar så olika på olika läkemedel är det sannolikt att vi hittar vårt svar i dessa styrmekanismer, säger Sistonen.

Upptäckten lägger en viktig grund för övrig forskning. I egenskap av så kallad grundforskning är det dock svårt att i det här skedet sätta fingret på hur den kommer att synas i människors vardag.

– Samhället vill se snabba resultat, men utan kunskap som tagits fram genom många år av grundforskning hade vi till exempel inte kunnat utveckla ett vaccin mot coronaviruset på ett år i stället för sedvanliga tio år, säger Sistonen.

Forskningen har utförts som ett samarbete mellan Cornell University i USA, Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm och Åbo Akademi. Främsta finansiärer har varit Finlands Akademi och Åbo Akademis interna spetsforskningsenhet CellMech. Lösningar för hälsa är en av Åbo Akademis fyra forskningsprofiler.

Om studien:

Anniina Vihervaara, Dig Bijay Mahat, Samu V. Himanen, Malin A.H. Blom, John T. Lis, Lea Sistonen: ”Stress-induced transcriptional memory accelerates promoter-proximal pause release and decelerates termination over mitotic divisions” i Molecular Cell 81, sidorna 1–17: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.03.007

Mera information:

Lea Sistonen
Professor i cellbiologi vid Åbo Akademi
E-post: lea.sistonen@abo.fi
Tfn: +358 50 401 3513

Anniina Vihervaara
Biträdande professor (tenure track) vid Kungliga Tekniska högskolan
E-post: viher@kth.se