Stipendiat Ina Jungersen Andresen p? Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo er den aller f?rste i verden som unders?ker hvordan en av verdens st?rste encellete organismer, gr?nnalgen Acetabularia acetabulum, kan f? den formen den har.
M?let er ikke bare ? forst? helt grunnleggende egenskaper i mikro- og molekyl?rbiologien.
– Kreftforskere kan ogs? bruke forskningen v?r til bedre ? forst? n?rmere hvordan kreftceller plutselig endrer formen sin, forteller Ina Jungersen Andresen.
Selv om makroalgen hennes er encellet, noe som betyr at hele algen best?r av én og bare én eneste celle, kan den bli ti centimeter stor og se ut som en vanlig plante, med stilk og hode og det hele. Til sammenligning ville en tilsvarende plante p? landjorda ha best?tt av tusenvis av celler.
De encellete algene hennes er vanligst ? finne i Middelhavet og i Mexicogulfen – og brukes ogs? som prydplanter i mange akvarier rundt omkring i verden.
Rare paraplyer
Selv om algene bare best?r av én enkelt celle, kan formen p? hodene til n?rt beslektede arter se sv?rt ulike ut. Noen av hodene ser ut som oppsl?tte paraplyer. Andre minner mer om vrengte paraplyer fra en h?ststorm i Bergen.
Algene har sm? fingre som brukes til ? feste seg til havbunnen med. Noen ganger gror de sammen i klaser. Selv om kulturene ser ut som sm? busker, er hver stilk med hvert sitt hode en egen organisme. Formen p? algene holdes oppe av cytoskjelettet. Cytoskjelettet best?r av tr?dformete proteiner og kan sammenlignes med reisverket til et hus.
– Jeg er interessert i finne ut av hvordan algene fungerer og hvordan de kan bli s? store n?r de bare best?r av én enkelt celle, sier Ina Jungersen Andresen.
P? 1930-tallet oppdaget den tyske biologen Joachim H?mmerling (1901–1980) at n?r han byttet om hodene til to n?rt beslektede arter, tok det ikke lang tid f?r det nye hodet fikk eksakt den samme formen som det forrige hodet hadde hatt.
Han slo fast at det var noe i algens kjerne som bestemte hvordan hodet skulle se ut, men med datidens metoder var det ikke mulig ? vise hvordan hodemysteriet hang sammen. Han hadde dog en anelse om at endringen ble styrt av signalmolekyler.
For ? komme til bunns i den besynderlige saken, har Ina Jungersen Andresen tatt i bruk en helt ny metode.
Som Oslo–Trondheim
Som den f?rste i verden kutter hun opp de encellete algene i flere biter. Da kan hun finne ut av hvordan genene, som befinner seg i kommandosentralen i cellekjernen helt nederst i stilken, programmerer hodeformen p? algene.
Kommandosentralen er selve DNA-tr?den. Her ligger genene som perler p? en snor. N?r det skal utf?res oppgaver i en celle, dannes det kopier av genene. Disse kopiene kalles for RNA. RNA-bitene transporteres aktivt rundt i cellen. Med en gang de har utf?rt oppdraget, mister de funksjonen sin
Selv om det bare er ti centimeter fra cellekjernen til hodet, er dette langt for RNA-bitene. RNA-bitene er bare noen nanometer lange. En nanometer er en milliontedels millimeter.
– Hvis du sammenligner avstanden fra bunn til topp i algen med avstanden fra Oslo til Trondheim, er RNA-bitene ikke st?rre enn personbiler.
RNA-bitene trenger ikke lang tid p? ? n? frem til m?let, selv om avstanden er stor.
– Ettersom avstanden relativt er s? lang, m? det v?re en eller annen form for aktiv transport.
Det kan ikke v?re snakk om diffusjon. Da hadde RNA-bitene blitt flyttet fra et omr?de med h?y konsentrasjon til et omr?de med lav konsentrasjon.
– Jeg skal forel?pig ikke se p? hvordan de fraktes, men i stedet se p? konsentrasjonen av RNAbitene i de ulike omr?dene i algen for ? finne de genene som skaper formen til cellen.
– Hvor mange RNA-biter kan det v?re snakk om?
– Det kan tenkes at det er s? mange som millioner av RNA-biter samtidig.
Antall RNA-biter har en sammenheng med hvor sterkt genet skal uttrykke seg. Hvis et gen har et sterkt uttrykk, dannes det mange RNA-biter. Dersom genet har et svakt uttrykk, dannes det derimot f? RNA-biter.
– Vi har ikke muligheten til ? se hvor mange forskjellige RNA-biter som finnes, men kan derimot se p? hvor mange RNA-kopier som finnes sammenlagt. Vi vil sjekke hvor stor variasjonen er og sammenhengen mellom variasjonen og hvor mye cellen har utviklet seg. Poenget v?rt er ? se p? hvilke gener som uttrykkes n?r og hvilke oppgaver de har.
Det er ikke lett ? skj?re opp celler. Hvis cellene er sm?, slik som hos oss mennesker, er det umulig ? kutte en celle i flere biter uten at cellesaften med DNA og RNA renner ut.
Ina Jungersen Andresen kutter cellen i fire sm? biter: Bunnen med cellekjernen, to deler av stilken og selve toppen. Hun skal analysere b?de babyceller, ungdomsceller og voksenceller, til sammen fire stadier av algecellens liv.
– Ingen har gjort dette f?r. Metodisk er det sv?rt vanskelig ? gjennomf?re. Selv om den encellete algen ser stor ut, er det sv?rt lite genetisk materiale i den. Vi m? derfor bruke metoder som kan h?ndtere s? sm? mengder genetisk materiale med s? lite tap som mulig. Vi m? jobbe sterilt og forsiktig. RNA-biter er skj?re og brekkes lett.
200 minusgrader
For ? unng? at RNA-bitene ?delegges, m? algen fryses ned med flytende nitrogen til nesten 200 minusgrader rett etter at Ina Jungersen Andresen har kuttet den i biter. Da f?r hun et biologisk stillbilde av hvordan algen var i det ?yeblikket den ble frosset ned.
Det er dessverre langt vanskeligere ? hente DNA og RNA fra én eneste celle enn fra oss flercellete organismer.
– N?r noen tar en DNA-pr?ve fra kroppen din, tas det DNA fra kanskje tusen celler p? én gang. N?r vi bare skal se p? én eneste celle, har vi bare en tusendel s? mye DNA.
Det er ikke lett ? telle RNA-bitene. L?sningen er ? feste en liten merkelapp p? RNA-bitene og telle opp merkelappene etterp?. Dette er en helt ny m?te ? tenke p?.
– Hypotesen v?r er at konsentrasjonen av RNA er h?yere der oppgavene skal utf?res. N?r vi har l?st dette, har vi f?tt en st?rre grunnleggende forst?else av hvordan celler lager formen sin, p?peker Ina Jungersen Andresen og legger til:
– Det store biologiske mangfoldet p? Jorda hadde ikke eksistert om cellene ikke hadde ulike former og funksjoner og kan 澳门葡京手机版app下载e p? den m?ten de gj?r. Det ? forske p? celleformer, er ikke bare viktig for ? forst? hvor vi kommer fra og hvordan vi kom hit. Det er ogs? viktig ? forst? hvordan en normal og frisk celle skaper formen sin, for ? kunne ?ke forst?else av det unormale – slik som kreftceller.
Veilederen hennes, professor Kamran Shalchian-Tabrizi, som leder gruppen Morphoplex p? Institutt p? Biovitenskap, p?peker at den encellete makroalgen, Acetabularia acetabulum, er en viktig vitenskapelig modellorganisme.
– Eksperimentene, som Joachim H?mmerling gjennomf?rte p? denne makroalgen p? 1930-tallet, er av stor betydning for biologi-faget. Dette var det f?rste empiriske beviset p? sentraldogmet i biologien om informasjonsflyten mellom DNA og proteiner.
Siden H?mmerlings tid har det skjedd en revolusjon i genteknologien.
– Vi ?nsker ? videref?re Acetabularia som modellsystem. Eksperimentene til Ina Jungersen Andresen forteller oss hvor de ulike RNA-typene er lokalisert innenfor enkeltceller. Vi kan dermed forst? hvilke typer RNA som bestemmer cellens form, p?peker Kamran Shalchian-Tabrizi.