|
I ca. en tredjedel af de kræftsvulster, man har fundet og
analyseret findes et muteret protein kaldet Ras. Forståelsen
af Ras proteinets struktur og funktioner har stor betydning for
kræftforskningen.
Mutationer i specielle proteiner kaldet proto-oncoproteiner kan
forårsage kræft. Kræft opstår imidlertid
kun, når mutationerne finder sted i bestemte dele af proteinets
struktur.
Hvad er specielt for de dele af proteinet, og hvorfor er proto-oncoproteiner,
der ligner hinanden meget i udseende, ikke nødvendigvis lige
kræftfremkaldende?
Fælles for de to spørgsmål er aspektet om hvordan
proteiners, og især kræftrelaterede proteiners, struktur
er kodet sammen med deres funktion. - Oncoproteinets udseende, eller
rumlige opbygning, er i høj grad optimeret til at proteinet
kan udføre dets opgave i cellen, nemlig at få cellen
til at dele sig.
Det er påfaldende at proteiner med meget ens struktur kan
have helt forskellige funktioner i cellen - forskellene i funktion
kan imidlertid forklares ved strukturmæssige variationer i
små, men helt specifikke, dele af proteinet. - Disse dele
af proteinet er involveret i at skabe den for proteinet særegne
funktion.
Ras er et proto-oncoprotein, hvilket betyder, at det ved mutation
kan forårsage kræft og dermed give ophav til tumorer
eller kræftsvulster. Ras er fundet muteret i omkring 30% af
de tumorer, man har analyseret i mennesker indtil nu og er dermed
det oncoprotein, der oftest er fundet muteret i forbindelse med
kræft.
Ras proteinet fungerer i celler som et signalprotein, der
kan få cellen til at dele sig. - Ras er i stand til at give
besked til cellens kerne om at en deling skal påbegyndes.
I cellens kerne befinder dets genetiske materiale eller DNA sig.
DNA indeholder opskrifter på cellens proteiners udseende,
dvs. deres rækkefølge og mængde af aminosyrer.
Det er netop produktionen af en række forskellige proteiner,
der startes ved at give signal til kernen om at cellen nu skal dele
sig.
Ras proteinet sender signalet til kernen ved at binde et udvalg
af cellens andre proteiner til sig. De virker som en slags budbringere
ved igen at binde nye proteiner, der igen kan binde andre proteiner
og så fremdeles, indtil signalet fysisk ender i kernen. Bindingen
af disse proteiner til Ras foregår i små områder,
og vigtigt for bindingen mellem Ras og et andet protein er, at to
proteiner tredimensionelt ‘passer sammen’ i dette område -
ligesom en hånd i en handske.
Normalt sker celledeling under kontrollerede forhold, dvs. Ras
ikke sender signaler i celler, der ikke skal dele sig. Dette er
tilfældet i de fleste celler i en voksen person, der jo er
fuldt udvokset. I hvilende celler har Ras en form som kan sammenlignes
med en knytnæve og som ikke er i stand til at binde de førnævnte
budbringer-proteiner i signalvejen. Hvis Ras imidlertid muteres
sådan, at Ras hele tiden sender signal til kernen om at en
deling skal påbegyndes, sættes en ukontrolleret celledeling
igang, hvilket netop er karakteristisk for kræft. Mutationen
indebærer at Ras’ ‘knytnæve’ struktur permanent ændres
til en ‘åben-hånd’ struktur, der nu ‘passer til’ budbringer-proteinernes
struktur. Binding finder dermed sted og der sendes konstant besked
til cellekernen om fortsat deling.
R-Ras (Relateret Ras) er et protein, der strukturmæssigt
ligner Ras en del. De to proteiner har i nogle områder 100%
identisk rækkefølge af aminosyrer, mens sammensætningen
i andre områder er meget forskellig. Til trods for ensartetheden
opfører Ras og R-Ras sig interessant nok ikke helt på
samme måde i cellen. R-Ras kan, ligeom Ras, give det førnævnte
signal til cellens kerne om at dele sig, men signalet er ikke identisk
med det for Ras. - Signalet synes svagere i intensitet, hvilket
stemmer overens med at R-Ras ikke er fundet muteret i nogle tumorer,
og derfor ikke er så kræftfremkaldende som Ras.
Man kan måle proteiners kræftfremkaldende egenskaber
i forskellige modelsystemer. Ét sådant system omfatter
et såkaldt focus forsøg, hvori man måler et proteins
evne til at få celler til at dele sig eller gennemgå
en såkaldt transformation. ‘Transformation’ er et ord for
at cellens normale vækst laves om til en ukontrolleret vækst
- ligesom man observerer for celler i kræftsvulster.
Cellerne, der bruges, stammer oprindeligt fra en mus. Herfra har
man taget nogle hudceller og dyrket i placticskåle. Celler,
der overlever en sådan ændring af omgivelser (fra dyr
til plasticskål!), vil sætte sig fast på bunden
af disse skåle og dele sig, når de bliver opbevaret
under de rette vækstbetingelser (bla. med en saft af næringsstoffer
over sig).
Forsøget involverer at indføre DNA indeholdende
opskriften på det protein, hvis kræftfremkaldende/transformerende
evne man gerne vil undersøge, i førnævnte celler.
Indførslen af DNA i celler sker imidlertid med meget lille
hyppighed og derfor vil kun få celler af den fulde population
man behandler, optage DNAet og følgelig producere proteinet.
Cellerne uden det nye protein, vil efterfølgende dele
sig indtil cellerne i skålen ligger tæt pakket. Cellerne
kan i denne situation ‘mærke hinanden’ og vil derfor holde
op med at gro. Celler med det pågældende transformerende
protein vil miste denne ‘bremsende’ funktion og vil dele sig ukontrolleret,
ligesom cellerne i en kræftsvulst.
Resultatet af forsøget vil derfor blive en lag af normale
celler, der ligger enkeltvis ved siden af hinanden (i et såkaldt
monolag) i hele skålen med nogle sporadisk forekommende grupper
af celler (opstået hver især fra en modercelle, der
producerer det transformerende protein), som gror oven på
dette monolag - sådan en gruppe kaldes et focus (flertal:
foci). Ved forsøgets ophør farves cellerne i skålen
(hvorved cellerne dør).
 |
|
Figur 1:Proteinet Ras er et såkaldt
proto-oncoprotein, der ved mutation kan forårsage kræft.
Her er en grafisk tegning af proteinets rumlige opbygning
vist - proteinets struktur bestemmer hvilken funktion proteinet
har i cellen.
|
Muterede former af Ras og R-Ras kan
begge skabe sådanne foci som udtryk for, at de begge kan få
cellen til at dele sig ukontrolleret. Men de gør dette i
forskellig grad, formodentlig som følge af hvor potentielt
kræftfremkaldende, de hver især er. Ras giver væsentligt
flere foci end R-Ras og de enkelte foci, som Ras inducerer, er større
end R-Ras foci’s små og nærmest prikagtige udseende
(se figur 2).
Den tilsyneladende forskel i kræftfremkaldende evne kan formodes
at ligge gemt i områder i proteinet, hvor de to proteiners
aminosyre-sammensætning er forskellig. Jeg har derfor undersøgt,
om R-Ras’ sidste 50 aminosyrer er involveret i at skabe den karakteristiske,
svagt transformerende R-Ras karakter, svarende til de prikagtige
foci.
Til det formål lavede jeg forskellige såkaldte hybrid-proteiner
ved gensplejsning, hvoraf jeg har udvalgt den mest interessante
til gennemgang her. Denne hybrid er konstrueret sådan at Ras
proteinet har fået de sidste 50 aminosyrer udskiftet med R-Ras’
karakteristiske aminosyre-sammensætning. Det nye protein består
derfor af både Ras - og R-Ras struktur.
Hybrid-proteinet blev undersøgt i focus modelsystemet for
antal og udseende af foci og sammenlignet med Ras og R-Ras. Hybriden
viste sig at give ophav til R-Ras typiske foci og ikke længere
kraftige og store Ras-typiske foci. De sidste 50 aminosyrer af R-Ras
er derfor i stand til at overføre den for R-Ras karakteristiske,
transformerende evne til hybriden. Interessant nok er det pågældende
område netop et område, der er stor forskel på,
ikke kun mellem Ras og R-Ras, men også mellem flere andre
Ras-lignende proteiner.
Disse forhold foreslår, at det pågældende område
er involveret i at definere proteinets specifikke funktion - og
derfor kan det kræftfremkaldende potentiale foreslås
om ikke andet delvist at opstå som følge af dette områdes
unikke udseende.
Det har stor interesse at forstå proteiners struktur-funktion
forhold som forsøgt her, og især af potentielt kræftfremkaldende
proteiner. - For ved at observere og beskrive sådanne sammenhænge,
og dermed opnå en bedre forståelse af proteinets natur,
har man et bedre grundlag for at finde en vej til en evt. helbredelse
af de patienter, der enten lider af en Ras tumor eller andre relaterede
former for tumorer.
Denne artikel deltog i GADs og Berlingske Tidendes konkurrence
for specialeskribenter i 1998 og blev i den forbindelse publiceret
i Univers den 8. juni 1999.
|
