En ny undersøgelse af aldrende coli-bakterier viser, at celler muterer med alderen. Med den viden kan forskerne måske gøre vores gener mere robuste, så vi ikke udvikler kræft. Undersøgelsen tyder også på, at miljøet påvirker arvemassen.
Forskere har målt på, hvordan ”aldrende” coli-bakterier muterer. Undersøgelsen viste meget overraskende, at de gamle bakterier ophobede mutationer på meget specifikke steder i deres arvemasse. Mange af stederne koder for såkaldte transkriptionsfaktorer, der tænder og slukker for flere gener samtidigt. Resultatet viser, at aldrende celler ”udforsker” forskellige måder at overleve på.
Men hvorfor er aldrende bakterier og deres måde at mutere på overhovedet vigtig? Fordi det rykker ved vores forståelse af, hvordan organismer tilpasser sig, når de bliver gamle eller sulter, forklarer seniorforsker Morten Nørholm fra The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability – DTU Biosustain – på DTU.
”Hvis vi kan forstå, hvad der sker i cellerne, når vi bliver gamle, kan vi måske også forstå, hvorfor vi udvikler cancer, som oftest er aldersbetinget,” siger han.
Undersøgelsen er den første, der har undersøgt denne form for mutationer i gamle bakterier og er nu udgivet i tidsskriftet Nature Scientific Reports.
Gener kan gøres mere robuste
I undersøgelsen var der også en klar tendens til, at de gener, som er mest aktive, har størst risiko for at mutere.
”Vores resultater tyder på, at miljøet kan aktivere nogle mekanismer, som så udløser bestemte mutationer i specifikke gener, når vi bliver ældre. Hvis det hænger sådan sammen, er det faktisk lidt kontroversielt, for så bliver vores arvemasse direkte præget af miljøet. Vi vil gerne undersøge den her mekanisme noget mere for at forstå aldringsprocesserne,” siger Morten Nørholm.
Desuden viste forsøget, at de fleste muterede byggeklodser er G’er. DNA består af 4 baser: A,T,G og C, hvor G oftest muterer under disse forhold.
”Nu ved vi, hvordan de udsatte gener muterer, og i yderste konsekvens vil det kunne betyde, at man kan gå ind og udskifte G’erne, så genet bliver mere robust. I første omgang vil man nok kun pille ved DNA’et i forskningsøjemed. Men i teorien ville man kunne gøre potentielle kræftgener mere hårdføre, så de ikke så let pådrager sig mutationer,” siger han.
Muter først – ikke når det er for sent
"Hvis vi kan forstå, hvad der sker i cellerne, når vi bliver gamle, kan vi måske også forstå, hvorfor vi udvikler cancer, som oftest er aldersbetinget"
seniorforsker Morten Nørholm, DTU Biosustain
En organisme, der er presset på sit eksistensgrundlag, vil forsøge at mutere for at overleve. Men idet cellen ikke har energi til at dele sig, skal mutationerne give en overlevelsesfordel, FØR de er blevet indlejret i DNA’et for bestandigt.
Situationen ses fx i sovende celler, som pludselig vokser efter lang tids dvale. Det kan kun ske, hvis cellerne får nye egenskaber, selv om de ikke deler sig. Fænomenet kaldes retro-mutagenese.
Ifølge teorien vil kun de mutationer, der aktivt aflæses af cellens afkodningsmaskineri, når cellen skal lave proteiner, blive inkorporeret som en permanent ændring i DNA’et.
For at vise, at bakterierne var udsat for retro-mutagenese, smurte forskerne fra The Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability coli bakterier ud på et vækstmedie med en type sukker, som bakterierne ikke kunne vokse på (maltose). Efter 4 dage begyndte nogle af bakterierne dog at vokse som rødlige kolonier, fordi mikroberne havde haft held med at tilpasse sig og lære at nedbryde maltose. To måneder efter afkodede forskerne bakteriernes arvemasse.
Cellerne ”tænker” strategisk for at overleve
Forskerne undersøgte 96 mutanter og fandt 4-5 mutationer i hver. Det viste sig, at mutationerne befandt sig på den streng i DNA’et, som var blevet aflæst – altså at der var sket retro-mutagenese. De fleste mutationer var lokaliseret meget specifikke steder i arvemassen, der havde betydning for sukker-stofskiftet. Det tydede på, at et genetisk program blev aktiveret for at udforske cellens muligheder for at overleve:
”Det er meget interessant, at cellen kan aktivere en master-knap, der fører til mutationer. Men det giver god mening. For cellen kunne i princippet også vælge at tænde for alle sine gener for at overleve, men det ville koste for meget energi. Derfor vælger den kun at bruge energi på at tænde for de her master-knapper i håbet om, at aktiviteten kan give nogle brugbare ændringer i dna’et,” siger Morten Nørholm.