Såkalt søppel-DNA skapte en supermus på løpebanen. Hva skjer hvis vi prøver det samme på mennesker?
Bitte små proteiner har stor virkning på vår vekst og utvikling. Biologien åpner for nye medisiner og behandlinger, på godt og vondt.
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.
For 20 år siden trodde vi at mennesket hadde mer enn 100.000 gener. Nå vet vi at det er kun 20.000, men mellom dem er det mengder med plass. Disse områdene utgjør omtrent 95 prosent av kromosomene. Forskerne lurer fremdeles på hvorfor vi har drasset på alt dette «unødvendige» DNA, såkalt søppel-DNA, gjennom årtusener.
Hver enkelt celle har omtrent to meter med DNA. Hvis vi tenker oss denne strukket ut mellom Oslo og Trondheim (500 km), vil vi på turen møte et halvmeterlangt gen hver 25. meter. De resterende 24,5 meter er stort sett upløyd mark.
Miniputter som ikke er blitt regnet med
Et nylig gjennombrudd er i ferd med å åpne et helt nytt forskningsfelt. Vi har oppdaget veldig små, korte gener som koder for bitte små proteiner. I de fleste organismer finnes det en hærskare med korte gener med unike og svært viktige egenskaper. De fleste av disse ligger i områder med søppel-DNA. Når man først hadde begynt å se etter miniproteiner, oppdaget man dem i tusentall.
Et vanlig protein består av mellom 500 og 1000 aminosyrer. Det største inneholder 34.000. De nye proteinene kan bestå av helt ned til 10 aminosyrer, med tilsvarende små gener.
Tidligere var slike små strekk av DNA ikke ansett som gener, fordi proteinene de kunne lage, virket så urimelig små. Miniputter har nok blitt registrert tidligere, men de var ansett som uhell i proteinproduksjonen eller at de skyldtes nedbrytning av større proteiner.
Internasjonalt forskningsprosjekt vil kartlegge arters DNA før det er for sent
De små kan regulere de store
Hva kan så disse miniproteinene finne på å gjøre? Vi er vant til å tenke at proteiner er store fordi de skal utføre kompliserte prosesser og samarbeide med mange partnere. Til det trengs det avanserte strukturer.
Miniproteinene er veldig forskjellige, har en enkel struktur og påvirker aktiviteten til de store proteinene gjennom et bredt spektrum av mekanismer. Nettopp dette gir oss store muligheter til å utnytte dem. Det er lettere å bruke et lite protein for å regulere aktiviteten av et digert protein, enn gjennom møysommelig og treg produksjon og degradering av det store proteinet. Dette har naturen funnet ut for tusener av år siden.
Noen miniproteiner har viktige funksjoner som å regulere immunforsvaret, regulere metabolismen av RNA-molekyler, beskytte bakterier fra temperatursjokk, moderere blomstringen av planter og kontrollere utviklingen av ben hos fluer. Selv enkle bakterier og gjærceller produserer hundrevis av ennå ikke karakteriserte miniproteiner – en rik kilde til videre forskning.
Har du genene for overvekt?
Dopet musemutant
I en oppsiktsvekkende artikkel fra 2015 viste Eric Olson og hans medarbeidere ved University of Texas at et lite protein, som de kalte myoregulin, er veldig viktig for muskelfunksjon hos mus. Myoregulin påvirker kalsiumbalansen i muskelceller, noe som regulerer hvor ofte en muskel kan trekke seg sammen.
De laget en mus som manglet myoregulin-genet og skapte dermed et unikt langdistansefenomen. En slik musemutant kunne løpe mye raskere og 55 prosent lenger enn vanlige mus. En tilsvarende endring for et menneske vil kunne pulverisere alt vi har av rekorder. Dette gir bekymringsfulle utsikter for genetisk og medikamentell doping.
Gift som kan brukes
Gift fra slanger, edderkopper og skorpioner inneholder et spektrum av forskjellige miniproteiner. De fleste av dem angriper jonekanaler i cellene, særlig der natrium og kalsium blir pumpet inn eller ut, slik at aktiviteten av nerveceller og muskelceller blir blokkert og cellen lammet. Uten miniproteiner mister giftene det meste eller alt av sin virkning – miniproteinene er selve giften.
Allerede i 1978 ble det oppdaget at en slangegift inneholder et miniprotein, captopril, som kan nedregulere høyt blodtrykk, selvfølgelig i moderate doser. Captopril ble patentert og er fremdeles i salg for medisinsk bruk mot høyt blodtrykk.
En rekke andre miniproteiner fra slangegift er i klinisk utprøving for behandling av smerte, hjertesykdommer og aldring av hud. Et miniprotein fra skorpion har den egenskap at det samler seg i kreftceller, noe som er nyttig både i diagnostikk og ved operasjoner. Utforskning av miniproteiner er et eksploderende forskningsfelt og vil helt sikkert by på nye medikamenter og behandlinger i de kommende år.
Kilde:
Leslie, Mitch (17.10.2019). "New universe of miniproteins is upending cell biology and genetics" i Science.
