Tutkijat löysivät uuden mekanismin, jolla solut aistivat happea – avaa uusia mahdollisuuksia syöpälääkkeiden kehitykseen

Oulun ja Harvardin yliopistojen tutkijat ovat löytäneet aiemmin tuntemattoman mekanismin, jolla elimistön solut aistivat happea. Hapen puute vaikutti suoraan geenien toimintaan ja esti solujen erilaistumisen. Havainto avaa uusia mahdollisuuksia syöpälääkkeiden kehitykseen. Tutkimus julkaistiin arvostetussa Science-lehdessä.

Löydöksen keskiössä ovat histonidemetylaaseiksi kutsutut entsyymit, joiden tehtävä on säädellä kromatiinin, eli DNA:n ja siihen kiinnittyvien proteiinien, rakennetta. Tutkijat osoittivat, että hapen puute estää tiettyjen histonidemetylaasien toimintaa, minkä seurauksena solut eivät kyenneet erilaistumaan.

Tuoretta löydöstä voidaan hyödyntää uusien syöpälääkkeiden kehityksessä. Syöpäsolut ovat tyypillisesti erilaistumattomia ja monista syövistä on löydetty kromatiinin poikkeavuuksia.

”Kasvainkudoksissa happipitoisuudet ovat usein matalia nopean kasvun ja puutteellisen verisuonituksen vuoksi, ja lisäksi monissa syöpäsoluissa histonidemetylaasit ovat mutatoituneet tai puuttuvat kokonaan”, kertoo LT Tuomas Laukka, joka on tutkinut aihetta väitöskirjassaan.

Aiemmin on tiedetty, että hapen puute estää soluja erilaistumasta. Hyvänä esimerkkinä tästä ovat kantasolut, jotka ovat erilaistumattomia soluja ja tyypillisesti sijaitsevat elimistössä vähähappisissa ”koloissa”. Nyt tutkijat onnistuivat ensimmäistä kertaa osoittamaan suoran yhteyden happipitoisuuden, histonidemetylaasien aktiivisuuden, geenien toiminnan ja solujen erilaistumisen välillä.

”Osoitimme ensimmäistä kertaa, että hapen määrä vaikuttaa suoraan histonidemetylaasien toimintaan. Aiemmin on luultu, että vaikutus on välillistä”, professori Peppi Karppinen Oulun yliopistosta kertoo.

Karppisen mukaan löydös muuttaa käsityksiä elimistön tavoista aistia happea. Evoluutiossa eläimille on kehittynyt hapenaistimismenetelmä, jonka keskiössä on HIF-niminen proteiini. Se aktivoituu, kun veren happipitoisuus laskee. Kasveilla tätä systeemiä ei kuitenkaan ole. Sen sijaan niiltä löytyy histonidemetylaaseja. Onkin mahdollista, että histonidemetylaasit ovat evoluutiossa HIF-proteiineja varhaisempi hapenaistimisjärjestelmä eliökunnassa.

Seuraavaksi tutkijat aikovat selvittää tarkemmin sitä, miksi jotkut histonidemetylaasit ovat enemmän riippuvaisia hapesta kuin toiset.

Karppinen on tutkimusryhmineen tehnyt uraauurtavaa tutkimusta elimistön happisensoreiden ja lääkekehityksen parissa jo lähes 20 vuoden ajan.

Nyt julkaistun tutkimuksen taustalla on laajamittainen yhteistyö Oulun yliopiston ja yhdysvaltalaisen Harvard Medical Schoolin kanssa.  Karppisen ja Laukan lisäksi keskeisenä tutkijana Oulun yliopistosta oli mukana tutkijatohtori Matti Myllykoski.

Suomessa tutkimusta ovat rahoittaneet muun muassa Suomen Akatemia, Jane ja Aatos Erkon säätiö, Sigrid Juseliuksen säätiö ja Syöpäjärjestöt.

 

Lisätietoja:

Professori Peppi Karppinen (Koivunen)
Biokemian ja molekyylilääketieteen tiedekunta, Oulun yliopisto
puh. +358 (0) 294 485822
peppi.karppinen(at)oulu.fi
Peppi Karppisen tutkijaprofiili

Artikkeli: Chakraborty et al. Histone demethylase KDM6A directly senses oxygen to control chromatin and cell fate, Science, Mar 15 2019.

 

 

Viimeksi päivitetty: 14.3.2019