Varpa nýju ljósi á hvernig skaðlegar stökkbreytingar geta bætt hvor aðra upp
Vísindamenn við Lífvísindasetur Háskóla Íslands hafa ásamt erlendu samstarfsfólki birt grein í tímaritinu EMBO Reports þar sem fjallað er um hvernig skaðlegar stökkbreytingar í tilteknu prótíni geta haft jákvæð áhrif á sýnileg einkenni lífvera.
Rannsóknin var unnin af víetnamska doktorsnemanum Hong Nhung Vu undir leiðsögn Eiríks Steingrímssonar, prófessors við Lífvísindasetur HÍ, en hann hefur um árabil lagt áherslu á rannsóknir tengdar stjórnprótíninu Microphthalmia associated transcription factor (MITF). Það er svonefndur umritunarþáttur sem binst við DNA og stjórnar framleiðslu gena. MITF er m.a. lykilprótín í þroskun litfruma, frumanna sem framleiða litarefnið melanín sem ákvarðar lit á húð, hári og augum. Það stuðlar að framleiðslu litarefnisins þegar líkaminn verður fyrir útfjólubláum geislum sólarljóss og er því mikilvægt sem vörn gegn neikvæðum áhrifum sólarljóss. MITF-prótínið gegnir einnig mikilvægu hlutverki í sortuæxlum, krabbameinum sem myndast úr litfrumunum, en rannsóknir hafa sýnt að stökkbreytingar í MITF auka líkur á sortuæxlum í þeim fjölskyldum sem bera stökkbreytinguna.
Í umræddri rannsókn var ætlunin að leita að erfðaþáttum sem stýra eða hafa áhrif á starfsemi MITF með því að framkalla tilviljanakenndar stökkbreytingar í músum sem þegar báru stökkbreytingu í MITF-geninu. Ætlunin var að kanna hvort unnt væri að framkalla nýjar stökkbreytingar sem hafa áhrif á svipgerð þeirrar fyrstu. Slíkar rannsóknir eru algengar í bakteríum og ávaxtaflugum og hafa veitt upplýsingar um þá ferla sem prótín starfa í og hvaða öðrum prótínum þau vinna með. Slíkar tilraunir eru hins vegar mjög sjaldgæfar í músum.
Fundu stökkbreytingu sem breytir lit músa en skerðir líka prótínið
Í þessari rannsókn var byrjað með MITF stökkbreyttar mýs sem voru gráhærðar og spurt hvort unnt væri að framkalla stökkbreytingar sem leiðrétta svipgerðina og gera þær aftur dekkri að lit. Breyting fannst sem gerði mýsnar dekkri að lit og það kom mikið á óvart þegar í ljós kom að stökkbreytingin var í MITF-prótíninu sjálfu og fjarlægir fjórðung prótínsins. Mýs sem bera þessa breytingu á öðrum litningi sínum og breytingu í MITF sem skemmir starfsemi próteinsins á hinum litningnum eru því með eðlilegri háralit en þær sem eru með MITF prótein af fullri lengd.
Hvernig getur prótín sem vantar fjórðung sinn leitt til eðlilegri svipgerðar en prótín sem er með fjórðunginn? Í ljós kom að MITF prótínið var óstöðugra þegar fjórðunginn vantaði en það gat engu að síður enn bundist DNA og myndað tvenndir með sjálfu sér. Áhugavert var að þegar stökkbreytta, stutta MITF-prótínið myndaði tvennd með öðrum MITF-prótínum (stökkbreyttum eða ekki) þá var stöðugleiki þess stutta aukinn. Skýringin á því að svipgerðin er eðlilegri þegar stökkbreytta prótínið er til staðar felst líklega í því að það er stöðugt sem tvennd með öðrum MITF-prótínum og geymist þannig í frumunni til síðari tíma þegar það losnar frá og getur bundist DNA og stjórnað tjáningu gena. Það er áhugavert að skaðlegar stökkbreytingar sem þessi geti haft jákvæð áhrif á sýnileg einkenni lífvera.
Með uppgötvuninni segja vísindamennirnir að varpað sé nýju ljós á það hvernig MITF er stjórnað og hvernig stökkbreytingar í prótíninu geta haft áhrif á hlutverk þess í framleiðslu litarefnis og sortuæxli. Þeir benda einnig að á að með niðurstöðunum sé komin fram ein skýring á því hvers vegna einstaklingar sem bera stökkbreytingar á báðum litningum sem slá út virkni gens (svokölluð human knockouts), glími oft ekki við sjúkdóma. Breytingarnar bæta hvor aðra upp á einhvern hátt og enda þannig í eðlilegri svipgerð.
