Nóbelsverðlaunin í lífeðlis- og læknisfræði 2009: Litningaendar og lífhvatinn telómerase

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

Abstract

Fyrir rúmlega fjörutíu árum var lítið vitað um litningaenda og þá lífhvatavirkni sem tekur þátt í starfsemi þeirra. Vitað var að litningarnir, sem staðsettir eru í frumukjörnum, bera erfðauupplýsingarnar, DNA byggingu hafði verið lýst og DNA-fjölliðunarlífhvatinn var þekktur. Nokkru áður sýndu rannsóknir á ávaxtaflugu og maís að brotnir litningar eru óstöðugir og þeim hættir til að endurraðast, en litningaendar lenda ekki í slíkum vandamálum og þeir eru stöðugri (Muller 1938 og McClintock 1941). Þrátt fyrir að eftirmyndun DNA væri þekkt frá því á sjöunda áratug síðustu aldar var alls ekki ljóst hvernig mætti eftirmynda sitthvorn enda á línulegri DNA-sameind, en litningar í heilkjarnafrumum eru af þeirri gerð. Þetta vandamál tengist því að DNA-eftirmyndun er háð lausum hýdroxý-hóp, en RNA-prímasi og DNA-fjölliðunarlífhvati ráða ekki við að setja upp slíkan hóp á bláenda DNA-sameindar. Þetta veldur því að litningaendar styttast í hvert sinn sem fruma skiptir sér og eftir ákveðinn fjölda frumuskiptinga eru litningaendar orðnir það stuttir að fruman getur ekki skipt sér lengur. Slíkt er kallað frumuöldrun. Hayflick (1961) hafði lýst af nákvæmni öldrun fruma, þ.e. að fjöldi frumuskiptinga er takmarkaður. Síðar kom Olovnikov með þaer hugmyndir að slík öldrun tengdist styttingu litningaenda (1971), en það var staðfest síðar með rannsóknarniðurstöðum (Harley et al. 1990). Stungið var upp á því að slík öldrun fruma væri mikilvaeg sem náttúruleg klukka og liður í að eyða frumum sem ekki eru æskilegar lengur fyrir fjölfrumulífveru. Liður í þessari hugmyndafræði er að frumur með uppsafnaða galla í erfðaefni, efnaskiptum og starfsemi ættu ekki að geta skipt sér ótakmarkað og að ódauðlegir frumustofnar eru vandamál ef þeir vaxa taumlaust og gætu t.d. myndað æxli með afdrifaríkum afleiðingum. Þannig gæti stytting litningaenda átt þátt í sameindafraeðilegum ferlum frumuöldrunar og lengd litningaenda getur ákvarðað eftirmyndunar-möguleika fruma (Allsopp et al. 1992). Frumum í rækt sem hafa stutta litningaenda og óstöðugt erfðaefni er yfirleitt eytt, en sumar þeirra geta lifað af slíkt kreppuástand, oftast með því að auka tjáningu á telómerasa og verða þær jafnvel "ódauðlegar" (Counter et al.. 1992). Nóbelsverðlaunin í lífeðlis-og laeknisfraeði 2009 skiptust jafnt á milli þriggja Bandaríkjamanna,) og Jack W. Szostak (Harvard Medical School Boston; Howard Hughes Medical Institute). Verðlaunin voru veitt fyrir uppgötvun á byggingu og starfsemi litningaenda og ensímsins telómerasa. Fyrstu rannsóknir byggðu á notkun einfrumunga. Niðurstöður verðlaunahafanna leystu m.a. tvö vandamál lífefnafræðinnar sem tengjast því að litningar eru línulegar sameindir, þ.e. hvernig litningar eru varðir fyrir niðurbroti og hvernig eftirmyndun á litningaendum á sér stað. Þegar Elizabeth hóf störf sem nýdoktor við Yale háskólann í Bandaríkjunum árið 1975 beindist áhuginn að raðgreiningu á endurteknum röðum í rDNA sameindum á litningaendum bifdýrsins Tetrahymena, sem er einfrumungur. Fyrstu niðurstöður þeirra rannsókna voru birtar 1978 (Blackburn and Gall) og þar er greint frá því að DNA-röðin er endurtekning á GGGTTG-kirnum. Endurtekningarnar á litningaendum gátu verið 300-500 kirni að lengd, þ.e. endurteknar 50-80 sinnum. Síðar kom í ljós að slíkar eða svipaðar endurtekningar á litningaendum eiga sér stað í öllu lífríkinu þar sem línulegir litningar koma við sögu og að þessar endurtekningar eru lykilatriði í starfi litningaenda. Í mönnum geta slíkar raðir verið endurteknar nokkur þúsund sinnum.
Original languageIcelandic
Pages (from-to)40-43
Number of pages4
JournalRAUST - Tímarit um raunvísindi og stærðfræði
Volume6
Issue number1
Publication statusPublished - Feb 2009

Cite this