NYHET Ett särskilt protein har en nyckelroll för att starta om kopiering av mitokondriellt DNA efter skada, visar en ny avhandling. Det ger en ökad förståelse för hur vissa sjukdomar uppkommer.
Josefin Forslund, doktorand vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik.
BildMattias PetterssonJosefin Forslunds avhandling fokuserar på de ständigt pågående processerna i våra celler som kräver tillgång till energi. Kroppens celler är beroende av små ”energikraftverk” som kallas mitokondrier. De står för majoriteten av cellens energiproduktion. För att mitokondrierna ska fungera korrekt har de en egen arvsmassa som kallas mitokondriellt DNA, mtDNA. Informationen som finns på mtDNA är viktig för att kunna producera flera nödvändiga proteiner som ingår i det energitillverkande maskineriet.
Skador på arvsmassan kan uppkomma på många olika sätt; från yttre påverkan men även lokalt i cellen. Oavsett uppkomst är det viktigt för cellen att reparera DNA och säkerställa att DNA kan kopieras utan problem. Skador på mtDNA kan resultera i energibrist för cellerna och i slutändan orsaka mitokondriella sjukdomar i vävnader som kräver mycket energi, som olika muskler och hjärnan. Skador i mtDNA har även kopplats ihop med andra vanliga sjukdomar så som Parkinson och Alzheimer, men också med normalt åldrande. Trots utbredd forskning inom dessa sjukdomar, är det fortfarande oklart vilka effekter dessa DNA-skador får på underhållet av mitokondriellt DNA.
I sin avhandling har Josefin Forslund studerat hur vissa typer av mtDNA-skador hanteras inne i mitokondrien och vilka försvarsmekanismer som mitokondrien har för att förhindra eller reparera skadorna. En betydelsefull mekanism som hon har upptäckt, är att kopiering kan omstartas efter skada, med hjälp av ett specifikt protein vid namn PrimPol. PrimPol kan återstarta DNA kopieringen i mitokondrierna vid olika typer av skador och på så vis motverka att förlust av mtDNA och förhindra att energiproduktionen försämras. Upptäckten av PrimPol:s uppgifter i mitokondrien ger djupare förståelse för uppkomst av olika mitokondriella sjukdomar.
Josefin Forslund har också studerat en specifik typ av DNA skada som uppkommer vid kopieringen av mtDNA. Skadan uppkommer då felaktiga byggstenar, så kallade ribonukleotider, används i kopieringsprocessen och byggs in i DNA molekylen. Hon visar i avhandlingen att ribonukleotiderna framförallt byggs in i DNA när nivåerna av de normala byggstenarna är låga eller i obalans. Överraskande nog visar våra studier att cellerna tyvärr saknar reparations mekanismer för dessa ribonukleotider i mtDNA. Ribonukleotider som blir kvar i mtDNA kan leda till att arvsmassan blir mer instabilt vilket påverkar energiproduktionen hos mitokondrierna. Dessa upptäckter ger oss ledtrådar om varför vissa sjukdomstillstånd med låga nivåer av de normala DNA byggstenarna främst ger mitokondriella symtom.
Mekanismerna beskrivna i avhandlingen är viktiga pusselbitar för att förstå hur mtDNA kopieras och repareras efter olika DNA-skador. Genom att förstå de molekylära mekanismerna bakom vissa typer av mtDNA skador, får vi en mer detaljerad bild över olika mitokondriella sjukdomar och på så sätt kan vi utveckla mer individanpassad behandling i framtiden.
Josefin Forslund är uppvuxen i Dorotea och magister i biomedicin vid Umeå universitet.
Josefin Forslund, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, försvarar fredag 28 maj kl. 9.00 sin avhandling Effekten av DNA-skador på underhållet av mitokondriellt DNA. Fakultetsopponent Claes Gustafsson, Göteborg. Huvudhandledare Sjoerd Wanrooij.
