Jacob Lewerentz, Institutionen för molekylärbiologi vid Umeå universitet, bidrar med sin avhandling till kunskapen om hur celler reglerar sin proteinnivå och anpassar sig till en ny miljö utanför sin organism. Han har också undersökt hur proteinnivåer regleras i celler som finns kvar i deras organism och utvecklat datorprogram för nya sekvenseringsteknologier som ger långa DNA-avläsningar.

"Ökad kunskap om cellulär evolution är intressant både ur ett grundvetenskapligt perspektiv och ur ett cancerperspektiv, till exempel genom identifiering av cancerceller i ett tidigt skede för behandling eller till läkemedelsutveckling som riktar sig mot cancerösa "omarrangemangsmekanismer", säger Jacob Lewerentz .

Celler som har isolerats från sin värdorganism är vanliga inom vetenskapen. Ett liknande exempel på isolerade celler är cancerceller som har övergått till ett självcentrerat liv inuti människokroppen. Isolerade celler har en annan funktion som drivs av omarrangemang i deras genetiska kod.

"Det var tidigare känt att omarrangemang resulterar i en ökning av vissa gener, men hur sådana ökningar uppstår har varit okänt", säger Jacob Lewerentz. "Vi visar att ökningarna främst sker genom lokal duplicering av genetisk sekvens, som dubbelskrivna ord i en text."

Strukturen av de duplicerade sekvenserna identifierades av nya sekvenseringsteknologier som möjliggör läsning av långa fragment av den genetiska koden. Med hjälp av de långa avläsningarna kunde Jacob Lewerentz också formulera en hypotes om de "omarrangemangsmekanismer" som transformerade cellernas genetiska kod.

"De nya sekvenseringsteknikerna som dök upp för några år sedan har revolutionerat området", säger han. "Nu kan en större komplexitet fångas än tidigare. Men det finns ofta ett behov av att koda anpassade algoritmer för att utföra analysen som hindrar många forskare att använda tekniken."

I sin avhandling har han utvecklat datormjukvara som gör det möjligt för vem som helst att identifiera omarrangemang i data som producerats från de nya sekvenseringsteknologierna. Med hjälp av denna programvara kan en användare snabbt utföra målinriktad analys och utföra explorativ forskning.

"Mjukvaran är användbar för dem som inte kan koda eller som vill utföra snabba analyser, till exempel många forskare och kliniker. Den är också användbar för forskare som behöver visualisera komplexa omarrangemang, till exempel i cancerceller."

Temat för avhandlingen har varit hur celler i olika miljöer reglerar sina proteinnivåer som i sin tur dikterar cellfunktionerna. Inom organismmiljön regleras proteinnivåer främst genom system som modulerar avläsningen av den genetiska koden. Felaktig reglering av genavläsning är involverad i flera sjukdomar, och det är avgörande att celler ställer in läsningen när de står inför olika antal genkopior, till exempel på könskromosomer.

"Vi har karakteriserat igenkänningssekvensen för ett system som specifikt reglerar proteinnivåer från vissa gener."

I celler som just har isolerats från sin organism måste funktionerna förändras snabbt. Här är regleringen på läsnivå för långsam; för att snabbt ändra proteinnivåer måste den genetiska koden ordnas om. I avhandlingen visar Jacob Lewerentz att celler som nyligen isolerats tidigt duplicerar delar av sin genetiska kod där funktioner relaterade till stresshantering finns.

"Det är svårt att fånga de tidiga anpassningarna av celler som strävar efter att bli autonoma och i detta perspektiv är vår studie av särskilt intresse, till exempel för cancerforskning", säger han. + Utforska vidare

Nytt genombrott avslöjar hur prostatacancer kan börja