Spets nr 1 2007 - Medicinsk fakultet - UmeÃ¥ universitet

More documents

Recommendations

Info

Nära Nobelpriset! Umeå-forskaren Stefan Björklund har upplevt den speciella stämning som finns där världens viktigaste kunskap skapas. I kemipristagaren Roger Kornbergs labb på Stanford-universitetet var han med under några viktiga år. Greti Ohlsson En atmosfär som gav Nobelpriset Professor Stefan Björklund och hans post doc Stefan Bäckström studerar de första bevisen på att mediatorn existerar också i växter. Ett fantastiskt samspel! RNA-polymeras, fem transkriptionsfaktorer, en ”aktivator”, en ”förstärkare” och en mediator gör att olika gener uttrycks i olika organ. Tillsammans ger de den enorma komplexitet som skapar en levande organism. – Det var ett hårt jobb i en fantastisk atmosfär. Att varje dag känna sig övertygad om att det man gör är väldigt viktigt och betydelsefullt ger en speciell känsla. Stefan Björklund, idag professor i medicinsk kemi, arbetade två år i mitten av 1990-talet som post doc i Roger Kornbergs forskargrupp. Under ett tiotal år hade gruppen producerat väldigt lite resultat. Men just före Björklunds tid fick labbet ett rejält ”flyt”, som fortsatt fram till idag. Kornbergs forskning handlar om transkription, d v s hur informationen i våra gener läses av i cellkärnan och förs ut för att styra produktionen av proteiner i kroppens olika celler. Han har steg för steg kunnat förklara hur cellerna läser av information från DNA till RNA och dessutom med röntgenkristallografi skapat en bild av maskineriet bakom kopieringen. Med datorns hjälp har han faktiskt ”fotograferat” processen på molekylär nivå. Läsa gener i provrör Kornberg ville återskapa transkriptionen i provrör. Han lyckades också framställa ett system av proteiner som renats fram från jästceller och som tillsammans kunde läsa av gener i ett provrör. När Stefan Björklund kom till Stanford hade forskarna mödosamt identifierat en rad s k generella transkriptionsfaktorer. Men någon förklaring till varför celler i olika organ ser olika ut och fungerar så olika hade de inte. De förstod inte vad som gör att vissa gener uttrycks i olika nivåer i en och 10 Spets 1/07
Roger Kornbergs bild av transkriptionsprocessen t v visar hur RNAsträngen i rött byggs upp steg för steg. Det vita RNA-polymeraset håller den blåa DNA-strängen på plats och skapar ett snävt hålrum, där bara ”rätt” RNAbyggsten passar in. Studierna av transkriptionen görs i jästceller. Stefan Bäckström fryser droppvis ned odlad jästsvamp i flytande kväve för långtidsförvaring. samma cell. De förstod inte heller varför vissa proteiner bildas i njurens och andra i bukspottskörtelns celler – och ingen annanstans. Man visste att det på DNA-spiralen finns bitar som kallas ”förstärkare” och som binder till ämnen som finns specifikt i olika vävnader. Men Kornberg hade i labbet konstaterat att denna kunskap inte räckte. Något saknades. För att generna ska slås på just där och proteiner bildas i lämpliga nivåer krävdes ytterligare en faktor, ett ”reläkomplex” som förmedlar signalerna. Hittade ”mediatorn” Det var här Stefan Björklund kom in. En ny, mödosam rening av extrakt från celler tog sin början. Han och kollegorna arbetade utifrån uteslutningsmetoden. Genom att en efter en sortera bort molekyler räknade de med att till slut hitta det eller de proteiner som bildar ”reläkomplexet” och därmed slår på gener vid rätt tillfälle. De utgick från jästceller som liknar djurs och människors celler när det gäller t ex avläsning av gener. Genom att de är lätta att hantera hoppades de snabbare kunna förklara och påverka motsvarande processer i mänskliga celler. – Man krossar celler och frisätter proteinerna i dem. Därefter sorterar man proteinerna i grupper efter egenskap, t ex storlek. Sedan undersöker man vilka grupper som innehåller de intressanta molekylerna. Innehållet i de grupperna delar man sedan upp utifrån någon annan egenskap, t ex laddning. Sedan upprepar man proceduren Spets 1/07 tills man har ett rent protein eller proteinkomplex som kan utföra den process man är intresserad av, förklarar Stefan Björklund. Dag ut och dag in fortgick arbetet till det till slut blev träff. Han och en annan forskare kunde identifiera ett hittills okänt molekylkomplex. Upptäckten fick namnet ”mediatorn”. Mediatorn fungerar som ett relä och är helt nödvändig för att reglera uttryck av alla gener i celler. Att hitta den tog ungefär ett år. Jämfört med de många årens brist på forskningsresultat kom framgången mycket snabbt. Presentationen i tidskriften Cell blev mycket citerad. – Jag hade tur. Samtidigt är det just tålamod och långsiktighet som präglar ett bra forskningslabb. Grundforskning kräver en trygg, långsiktig finansiering som ger tid att ställa de grundläggande och komplexa frågor som ämnet kräver. Enorm komplexitet För komplext är det. Människokroppen har biljoner celler som var och en uttrycker sina 20–25 000 gener olika. Alla ska inte uttryckas i samma mängd och inte alltid. Genreglering handlar om hur och när och komplexiteten är enorm, förklarar Stefan Björklund. Förutsättningarna för en cell ändras hela tiden. Signaler utifrån, som hormoner, temperatur, ljus och näring tolkas av varje enskild cell. – Om telefonen ringer, om du sover, håller andan under vatten eller befinner dig på hög höjd så gäller alltid samma sak. Allt ska avläsas så att cellen snabbt kan anpassa sig till omgivningen. Adekvat mängd producerat protein kan vara en molekyl i minuten eller tusen i sekunden. Det är receptorerna på cellens yta som är känselspröten mot omgivningen. De kollar läget, och skickar signaler till cellkärnan om hur den ska anpassa sig, d v s vilka proteiner och hur mycket av varje protein den ska tillverka. Stefan Björklund: – Mediatorn kommer in som sista steget i kedjan. Den integrerar uppgifterna utifrån och bestämmer vad cellen ska göra. Viktigt att sätta delmål Stanford är knappast representativt för amerikanska universitet i allmänhet. Men att ha varit i ett labb just där är odiskutabelt en merit. Förutsättningarna för framgångsrik forskning skiljer sig till viss del mellan Sverige och Stanford. Till skillnad från Roger Kornberg måste t ex Stefan Björklund både undervisa och administrera. – Det är på både gott och ont. En fördel är att avståndet är kort mellan forskningsfronten och studenter i grundutbildning. Därför får svenska studenter en uppdaterad utbildning, säger han. Erfarenheterna från USA – inte minst av god handledning – finns med när Stefan Björklund idag själv leder ett laboratorium. En är att han lärt sig att sätta målen lagom långt bort. – Vissa, generella mål ligger vid pensionsåldern. Men framgångsrik forskning bygger på delmål och på att du noga redovisar vad du gör. Att publicera ny kunskap är oerhört viktigt. Det gör han också i Umeå, där forskningen kring mediatorns roll i transkriptionen på molekylär nivå fortfarande är i centrum. Umeå är, menar Stefan Björklund, framgångsrikt på oerhört många områden. De tekniska förutsättningarna för att studera processer på proteinnivå är t ex mycket goda på hans egen arbetsplats i Kemiskt-biologiskt centrum, KBC. Vilket inte är oväsentligt när man är en av få forskare i världen som kan studera transkription i provrör. – Lär vi oss mer om proteinerna i mediatorn kan vi på sikt förstå och påverka hur gentranskription regleras. Kunskapen behövs t ex när man utvecklar läkemedel mot cancer. I KBC-huset finns också en ny samarbetspartner, UPSC, Umeå Plant Science Center. Också i växtceller pågår en ständig transkription, och i projektet har man nyligen för första gången lyckats identifiera en växtmediator. – Det ser otroligt intressant ut. Det finns tydliga likheter mellan växtceller och celler från människa och jäst. Samtidigt skiljer de sig så pass att vi kan lära oss en hel del om både transkription och anpassning. Spännande! Han är också är glad över universitetets satsning på kemi. 50 miljoner kronor ska vitalisera ämnet – till nytta för framtida forskning. – Satsningen är unik för Sverige. Allt mer forskning kräver goda kemikunskaper. Förhoppningsvis kan vi rekrytera de mest intressanta kemisterna och lyckas intressera ungdomar för att satsa på en utbildning inom området. 11
Page 1 and 2: Spets Om forskning och utveckling v
Page 3 and 4: Bilden visar t h ett tvärsnitt av
Page 5 and 6: Miljoner, tack gärna! En miljon kr
Page 7 and 8: Storsatsning på hjärntumörer I N
Page 9: ler, mäta arean av olika celltyper
Page 13 and 14: söker prover för fullt nu, och sa
Page 15 and 16: Hoppas bli riksspecialitet Funktion

Spets nr 1 2007 - Medicinsk fakultet - UmeÃ¥ universitet

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?