DNA med fyra strängar ett nytt forskningsfält

Fyrsträngat DNA har upptäckts bland annat i närheten av cancerdrivande gener. Nasim Sabouri undersöker dess funktion i celler och hoppas kunna utveckla nya och effektivare läkemedel mot cancer.

Nasim Sabouri

Dr i medicinsk kemi

Wallenberg Academy Fellow 2015

Lärosäte:
Umeå universitet

Forskningsområde:
Vilken funktion fyller fyrsträngat DNA i celler?

DNA-molekylen med människans arvsmassa avbildas oftast som en dubbelsträngad spiral. Forskare som upptäckte fyrsträngade strukturer trodde först att de bara hade hittat skräp från sina egna experiment.

På senare tid har man börjat inse att DNA kan bilda andra former i likhet med den fyrsträngade strukturen och att de har bevarats under evolutionen. Det talar för att de kan ha viktiga uppgifter i cellen.

Stabiliserar fyrsträngat DNA

DNA-tråden består av mindre enheter, nukleotider, där det ingår en kvävebas – antingen cytosin, C, guanin, G, adenin, A eller tymin, T. Kvävebasernas ordningsföljd bestämmer vilka av kroppens proteiner som kommer att byggas upp.

Nasim Sabouri vid Umeå universitet forskar om en fyrsträngad struktur som bildas när guaninbaser från samma eller olika DNA-strängar samverkar med varandra. Den kallas G-quadruplex, G4, och hittas ofta i närheten av regioner i arvsmassan som slår på eller av aktiviteten hos gener. Den återfinns också till exempel i telomererna, det vill säga ändarna på kromosomerna.

– Man tror att fyrsträngat DNA bildas inne i cellen, men det har varit svårt att bevisa. Det är därför som utvecklingen inom fältet har dröjt. Nu kommer dock mer och mer data som pekar på att de verkligen finns i cellen, berättar Nasim Sabouri.

G4-DNA har hittats både i hiv- och i papillomavirus samt i närheten av cancerdrivande gener. Det gör G4-strukturen till ett potentiellt mål för både antivirala läkemedel och cancerpreparat.

– Det är intressant att studera hur G4 kan kopplas ihop med vissa sjukdomar. Om vi förstår basfunktionerna hos G4-strukturerna kan det hjälpa oss att förstå uppkomsten av cancer. Då kan vi också angripa cancercellerna för att hindra deras tillväxt.

Nasim Sabouri och hennes medarbetare har två olika strategier för att analysera G4 mer i detalj. Först kommer de att försöka hitta läkemedelsliknande föreningar som kan stabilisera strukturen.

– Om G4-strukturerna behåller sin form under en längre period av cellens livscykel blir det lättare för oss att studera hur de fungerar. Vi kommer till exempel att kunna se hur genregleringen påverkas, förklarar Nasim Sabouri.

Nästa steg blir att isolera och karaktärisera proteiner som binder till G4-DNA.

– När vi har identifierat specifika proteiner som samverkar med G4-strukturer inne i cellen kan vi undersöka vilka cellulära mekanismer som de är kopplade till och därmed förstå vilka som ligger bakom eventuella sjukdomar.

Jäst som modellsystem

DNA-sekvenser som bildar G4-strukturer finns i arvsmassan hos nästan alla organismer ­– bland annat i jäst, vilket är det modellsystem som forskargruppen använder.

– Jäst är en encellig organism, som växer snabbt. Den dupliceras på 90 minuter. Jäst är också lätt att manipulera genetiskt. Kromosomerna har stor likhet med människocellens kromosomer, som är betydligt svårare att jobba med.

Längre fram hoppas hon kunna flytta över försöken från jästmodellen till högre celler, men mycket återstår ännu att göra.

– Varje gång vi börjar med något nytt är vi bland de första i världen, eftersom området är så pass outforskat. Det är jättehäftigt, säger Nasim Sabouri.

”Jag känner mig jätteprivilegierad för att jag som ung forskare får chansen att starta en grupp och satsa på projekt som kan vara lite mer riskabla och ta längre tid.”

Tyckte om biologi och kemi

Nasim Sabouri föddes i Iran och flyttade till Sverige vid nio års ålder. Hon tyckte om biologi och kemi när hon gick i gymnasiet hemma i Täby och sökte till molekylärbiologprogrammet vid Stockholms universitet.

– Jag hade en volleybollkompis, vars pappa var professor på Karolinska Institutet. Jag fick komma dit på kvällar och helger och hjälpa till i labbet. Det var kul, berättar Nasim Sabouri.

Nästa steg blev forskarskolan i biomedicin i Umeå. Under ett projektarbete om DNA-syntes kom hon i kontakt med en forskargrupp, där hon senare fick en doktorandtjänst. År 2008 disputerade hon på en avhandling, som beskrev hur enzymet DNA-polymeras kan passera förbi skador i arvsmassan i samband med DNA-kopieringen.

Nasim Sabouri ville lära sig mer om de regioner i kromosomerna som är svåra att kopiera och sökte en tjänst som postdoktor vid Princeton University, New Jersey, USA, hos en professor som är välkänd inom fältet.

Efter ett par år återvände hon till Umeå, där hon fick bygga upp en egen forskargrupp. Tack vare utnämningen till Wallenberg Academy Fellow 2015 har hon kunnat anställa fler medarbetare. I sin grupp har hon nu två doktorander, tre postdoktorer och en forskningsingenjör.

– Hela atmosfären förändrades när gruppen blev större. Alla har var sin specialinriktning och vi lär mycket av varandra. Vi får fler resultat och forskningen går fortare framåt, säger Nasim Sabouri.

Text Carin Mannberg-Zackari
Foto Magnus Bergström