Tekst: Sigmund Berg | Foto: Maxpixel
På starten av 90-tallet forsket Richard Jorgensen på regulering av gener hos planten petunia. Han ønsket å gjøre planten rødere, og gav derfor planten en ekstra bit arvestoff som inneholdt koden til et protein som lager fargen. Cellene lagde flere proteiner av denne oppskriften, ettersom det nå var flere oppskrifter å følge. Noen ganger fungerte det, og blomsten ble ekstra rød. Andre ganger ble den bare hvit. Jorgensen skjønte ikke hvorfor den ble hvit. Han publiserte resultatene sine, uten noen god forklaring. Noen år senere ville Craig Mello og Andrew Fire prøve seg på gåten.
Flere oppskrifter ga færre produkter
For at plantene skulle lage mer av proteinet med farge, ga Jorgensen plantene mer RNA som inneholdt oppskriften for akkurat dette proteinet. RNA er en kopi av DNA, som cellen lager fordi det er lettere å flytte på og arbeide med kopier enn originalen. Når cellene fikk mer RNA, antok Jorgensen at planten dermed ville lage mer av proteinet som hadde farge. Planten gjorde det motsatte, og lagde heller færre proteiner.
Faresignal
I motsetning til DNA som består av to tråder bundet sammen som en vindeltrapp, pleier RNA derimot kun å bestå av en enkelt tråd. Noen ganger kan det hende at det skjer noe feil i cellen slik at RNA-trådene binder seg til hverandre og man får en vindeltrapp som hos DNA. Dette er ikke bra for cellen av forskjellige grunner, og derfor har den utviklet en mekanisme som ser på vindeltrapper i RNA som et faresignal. Cellen setter i gang tiltak for å fjerne denne vindeltrappen. Andrew Fire og Craig Mello oppdaget denne mekanismen da de forsket videre, med Jorgensens resultater som grunnlag. Denne mekanismen er også nyttig i cellens forsvar mot virus, fordi noen virus har vindel-trapp-RNA. Dermed kan denne mekanismen også ødelegge noen av virusene som greier å infisere cellen.
Cellens forsvar som genteknologi
Som nevnt så ødelegger cellen biter med dobbelt-trådet RNA, men det er ikke alt. Cellen tar også vare på de ødelagte bitene og leter etter andre biter som ligner. Hvis den finner andre kopier, blir de også ødelagt. Craig Mello og Andrew Fire utnyttet denne mekanismen. Mello og Fire ga cellen RNA som kunne binde seg sammen med RNA som cellen lager selv, og dermed bli dobbelttrådet. Cellen gjenkjente vindeltrappen og ødela den. Mello og Fire kunne dermed enkelt hindre cellen i å lage bestemte proteiner som vanligvis ville ha blitt laget. Genene bak proteinet man treffer med denne metoden blir stille, så det kalles å silensiere gener, etter det engelske uttrykket for stillhet.
Kjøkken uten kjøleskap
Det kan være enklere å forstå effekten av et gen ved å se hva som skjer når celler mangler dette genet. Det blir som å fjerne en ting fra kjøkkenet og se hvordan det påvirker matlagingen. Hvis man for eksempel fjerner kjøleskapet vil man kunne se at maten råtner fortere. Dette gjør det enklere å forstå hva et gen gjør i cellen, og derfor er denne teknologien veldig nyttig for forskere og blir brukt i laboratorier over hele verden. I fjor ble faktisk de første GMOene som utnytter denne teknologien godkjent. Teknologien vil blant annet bidra til at bønder trenger mye mindre sprøytemidler, hvilket sparer dem for både penger og ekstra arbeid.
Bobler fulle av arvestoff
Å tilsette RNA til cellene er mye vanskeligere enn det høres ut, fordi dyre- og planteceller sjeldent tar opp arvestoff fra omgivelsene sine. Hvis de gjorde dette, ville de kunne ha fått inn ukjent RNA eller DNA. Dette kan kode for alle slags rare proteiner, som dermed potensielt kan være farlig for cellen. På 1970-tallet fant man ut at cellene tar opp arvestoff hvis man putter de inn i bobler som består av fettstoffer. Cellen tar opp fett-boblene og lager proteiner fra oppskriften som er i arvestoffet de får. Hvis cellen får RNA som kan binde seg til RNA’et som cellen lager selv, vil cellen aktivere maskineriet som bryter disse bitene og leter etter andre biter. Dermed kan man slå ut gener som man vil.
Dør for bekreftelse
Det er ikke alltid cellene tar opp fettboblene, og selv om de gjør det er det ikke alltid at de lager proteiner av arvestoffet de får. Cellene får så mye ekstra arvestoff, at de ikke helt vet hva de skal gjøre. Noen celler velger rett og slett å dø. Dette er blant annet fordi fettboblene ødelegger litt for cellemembranen. Derfor må man undersøke om cellene faktisk har slått av genet man undersøker. For å gjøre dette må man drepe og ødelegge dem, for deretter å lete etter proteinet som genet kodet for. Denne mekanismen er dessuten heller ikke permanent. Etter omtrent tre døgn er genet ordentlig slått av, men etter en hel uke er genet på igjen og cellene er som de var før.
RNA forstyrrer
Vi bruker denne teknologien for å se hvordan et gen påvirker celler. Det kan som nevnt over være lettere å se effekten av gen hvis det mangler i cellen. Metoden som utnytter dette heter RNA interference (RNAi), fordi RNA interferer, blander seg inn eller forstyrrer, cellens regulering av gener. Dette har hatt stor påvirkning på forskning, fordi man enkelt kan slå av gener og se hvordan cellen greier seg uten spesifikke gener. Jorgensen greide ikke å lage en mer fargerik blomst, men han la grunnlaget for en revolusjon av forskningsfeltet. I tillegg har teknologien også potensiale til å gjøre landbruket mer miljø-vennlig, så hvis GMO blir tillatt i Norge kan vi få utnytte denne teknologien her også. Til sist fikk Andrew Fire og Craig Mello fikk nobelprisen i medisin i 2006 for oppdagelsen sin.
Sigmund Berg | ville egentlig bli musiker, men innså at han trengte mer celler og gener i livet sitt så nå holder han på med en mastergrad i molekylærbiologi. @freud_fjell
