Erindi: D vítamín í lungum

Þegar ég vann hjá Decode las ég mér til um stera og D-vítamín búskap, vegna þess að þessi efnasambönd hafa bæði verið bendluð við krabbamein. Reyndar hafa þessi efni áhrif á önnur ferli t.d. ónæmiskerfið. Bæði sterar eins og testosterone og virk form D-vítamíns bindast beint við ákveðin stjórnprótín, sem hafa bein áhrif á tjáningu gena. Prótínin bindast á stjórnraðir annara gena og annað hvort ræsa þau eða slökkva á þeim. Síðan þá hefur heilmikið komið í ljós varðandi nýmyndun á D-vítamíni í mismunandi vefjum. Svo virðist sem virka form vítamínsins sé myndað í nokkrum vefjum, sem getur þannig miðlað sérhæfum áhrifum á starfsemi viðkomandi fruma og vefja.

Næstkomandi miðvikudag ætlar Sif Hansdóttir að halda fyrirlestur um áhrif D-vítamíns á ónæmisvörun. Erindið ber heitið "Lungnaþekjufrumur virkja D-vítamín:  Áhrif á ósérhæfða ónæmissvörun (innate immunity)." Sjá búta úr fréttatilkynningu:

Fyrirlestur á vegum læknadeildar og LSH í Hringsal, Barnaspítala Hringsins,
miðvikudaginn 3. sept. kl. 16.

Útdráttur:
Nýlegar rannsóknir hafa sýnt að D-vítamín gegnir mikilvægu hlutverki í
ónæmissvörun.  Vefir sem tjá ensímið 1α-hýdroxýlasa geta breytt
25-hydroxyvítamín D (geymslu form) í 1,25-dihydroxyvítamín D (virkt form).
Hið virka form binst síðan D-vítamín viðtakanum (VDR) og hefur áhrif á
tjáningu fjölda gena.  Hér sýni ég fram á að lungnaþekjufrumur geta virkjað
D-vítamín og þannig aukið staðbundna tjáningu á genum sem gegna
lykilhlutverki í ósérhæfðri ónæmissvörun (cathelicidin og CD14).

 

 

Erindi: Erfðir kransæðastíflu

Mæli eindregið með fyrirlestri sem verður nú í dag. Þar mun Anna Helgadóttir læknir verja doktorsritgerð sína um erfðir kransæðastíflu. Erindið verður flutt í sal 105 í Háskólatorgi og hefst kl.13.00.

Sjá einnig fréttatilkynningu (örlítið stytt): 

   

Í dag, föstudaginn 29. ágúst fer fram doktorsvörn við læknadeild  

Háskóla Íslands.  Þá ver Anna Helgadóttir læknir, doktorsritgerð sína  

“Genetics of Myocardial Infarction: Variations in Genes Encoding 5- 

Lipoxygenase Activating Protein and Leukotriene A4 Hydrolase and a  

Common Variant on Chromosome 9p21 Affect the Risk of Myocardial  

Infarction” eða “Erfðir kransæðastíflu: Breytileiki í genum sem  

stjórna levkótríenframleiðslu og algengur breytileiki á litningi 9p21  

auka áhættu á kransæðastíflu”.

Andmælendur eru dr. Anders Hamsten, við Karolinska Institutet í  

Stokkhólmi og dr. Þórarinn Gíslason, prófessor við læknadeild Háskóla  

Íslands.

Leiðbeinendur í verkefninu voru dr. Guðmundur Þorgeirson og dr. Kári  

Stefánsson. Í doktorsnefnd sátu Guðmundur Þorgeirsson, Kári  

Stefánsson, Augustine Kong og Unnur Styrkársdóttir.

Dr. Kristján Erlendsson, dósent og varadeildarforseti, stjórnar  

athöfninni sem fer fram í sal 105 í Háskólatorgi og hefst kl.13.00.

Ágrip:

Æðakölkunarsjúkdómar eru taldir orsakast af flóknu samspili erfða-og  

umhverfisþátta og einn af aðaláhættuþáttum fyrir kransæðastíflu er  

fjölskyldusaga um kransæðasjúkdóm. Meginmarkmið þessarar rannsóknar  

var að einangra erfðaþætti sem hefðu áhrif á áhættuna á að fá  

kransæðastíflu.   Tengslagreining á  íslenskum fjölskyldum gaf til  

kynna að svæði á litningi 13 hefði áhrif á tilurð kransæðastíflu.  Í  

kjölfarið var breytileiki í erfðavísi er tjáir arachidonate-5- 

lipoxygenase activating protein (FLAP) einangraður.  FLAP tekur þátt  

í framleiðslu svokallaðra levkotríena sem hafa hlutverki að gegna í  

bólgumyndun.

Breytileiki í öðrum  erfðavísi sem tilheyrir sama líffræðilega  

boðferli og FLAP, leukotriene A4 hydrolase (LTA4H), hafði einnig  

fylgni við kransæðastíflu í íslenskum efnivið og í bandarískum hópum  

af evrópskum uppruna. Þessi erfðabreytileiki reyndist vera enn  

sterkari áhættuþáttur fyrir kransæðastíflu hjá Bandaríkjamönnum af  

afrískum uppruna.

Þriðji erfðabreytileikinn sem lýst er í ritgerðinni er staðsettur á  

litningi 9p21 en hann sýndi afar marktæka fylgni við kransæðastíflu.   

Annari aðferð, svokallaðri örflögutækni, var beitt við einangrun  

hans. U.þ.b. 21% einstaklinga bera tvö eintök af þessum  

erfðabreytileika og þeir hafa um 60% auknar líkur á að fá  

kransæðastíflu miðað við þá sem ekki bera erfðabreytileikann.   

Erfðabreytileikinn hefur einnig áhrif á tilurð ósæðagúla og gúla á  

heilaæðum.

Sú vinna sem lýst er í þessari ritgerð er innlegg til aukins  

skilnings á tilurð og meingerð kransæðastíflu. Þessi vitneskja gæti  

haft klíníska þýðingu þar sem lyf sem hindra annað hvort FLAP eða  

LTA4H gætu haft áhrif þess á gang sjúkdómsins. Að auki mætti nota  

upplýsingar um það hvort einstaklingar beri erfðabreytileikann á  

litningi 9p21 til áhættumats og forvarna.

 

Skynja segulsvið, en bara í birtu.

Margar fréttir sem lenda undir liðnum Veröld á mbl.is eiga meira skylt við atriði úr sirkusum fortíðar: tvíhöfða lamb, kona með hár á bakinu, maður sem lifði 100 hæða fall. Undarlegir atburðir gerast, sjaldgæfar stökkbreytingar með afdrifarík áhrif á þroskun (tvíhöfðar, eineygt naut) en allir eru þessir atburðir ólíklegir.

En í hópi frávika má finna djúpstæð fyrirbæri. Vissulega er sú hugmynd að kýr skynji segulsvið jarðar frekar fjarstæðukennd, en niðurstöður sem benda til þess atarna voru birtar af Sabine Begall og félögum nýlega i PNAS (sjá agrip á ensku).

Kýrnar og reyndar dádýr einnig virðast skynja segulsviðið og þar sem marktækt fleiri fleiri gripir snúa í norður-suður stefnu en aðrar áttir. Ekki er ástæða til annars en að halda að skynjun ferfætlinganna sé ómeðvituð, þótt möguleiki á hinu gagnstæða setji upp forvitnilegan veruleika (mér líður illa í dag, þar sem ég sofnaði þvert á segulsviðið - sagði upplýsta nýaldarkýrin).

James Randerson hjá the Guardian velti upp spurningunni hvort menn skynji segulsvið (mynd að ofan úr grein hans).

BBC gerði niðurstöðunum ágæt skil og tilgreindu meðal annars að Google Earth hafði verið notað við rannsóknina. Nú til dags eru fullt af tólum og gagnasettum aðgengileg á vefnum, nokkuð sem ég legg áherslu á við nemendur mína í líffræði.

Líffræðingar hafa lengi velt vöngum yfir því hvernig segulsvið er skynjað, og í þessum mánuði birtist grein í Nature sem varpar ljósi á þá spurningu. Gegear og félagar skoðuðu erfðabreyttar ávaxtaflugur og sýndu fram á að cryptochrome prótín er nauðsynlegt fyrir segulskynjun. Cryptochrome er prótín sem skynjar ljós af ákveðnum bylgjulengdum. Það leiddi Gegear og félaga til þess að prófa hvort segulskynjunin væri ljósháð.

Viti menn, flugurnar þurftu ljós til að skynja segulsviðið. Þótt vissulega sé athyglisvert að nautgripir geti skynjað segulsvið, eru niðurstöður Gegear og félaga þær merkilegustu framfarir í þessum fræðum um ára bil.

Rannsókninni er gerð betri skil á vefsíðunni Science News, með fyrirtaks skýringarmyndum.

Innbyggður áttaviti kúa: Snúa í norður

Skilningur og trú

Á námsárum í Norður Karólínu vann ég fyrir mér sem aðstoðarkennari í erfðafræði. Aðalkennarinn varaði okkur við því að ræða tvö viðfangsefni, þróun og fóstureyðingar, vegna þess að sumir nemendanna væru með sterkar trúarlegar skoðanir. Ég hlustaði ekki á hann því viðfangsefnin eru mikilvæg og við getum ekki látið trú nemenda trompa kennslu. Hvað ef einhver trúflokkurinn tryði ekki á tilveru innri líffæra? Ættum við þá ekki að kenna líffærafræði og lífeðlisfræði?

Kennsla í raungreinum hefur tvennan tilgang. Í fyrsta lagi að draga saman þekkingu okkar á viðkomandi sviði t.d. efnafræði ensíma, eiginleikum ljós, starfsemi líffæra eða ferlum þróunar. Í öðru lagi á kennslan að gefa nemendum innsýn í aðferðafræði vísinda. Þar vegur mest að vísindin geta aldrei sannað neitt (nema stærfræðin auðvitað) en þekkingin byggist upp þegar við afsönnum vísindalegar tilgátur. Í dag er okkar besta tilgáta (í styttri mynd) um blóðrásarkerfið sú að hjartað dælir blóði, sem ferðast með slagæðum út í vefi, hríslist í gegnum háræðar og skili sér síðan aftur með bláæðum. Aðrar tilgátur hafa verið afsannaðar, t.d. sú hugmynd að vefirnir eða lungu dæli blóði, eða að blóðið hreyfist af eigin tilstuðlan.

Kveikjan af þessari hugvekju er grein eftir Amy Harmon í New York Times, um vísindakennara í Florida sem kennir meðal annars þróun lífsins. Í bekk hans eru nokkrir nemendur sem af trúarástæðum eiga erfitt með að meðtaka þróun lífsins og þá sérstaklega mannsins. Nálgun kennarans er varfærnisleg en samt lofsverð. Hann spinnur saman dæmi um Mikka mús frá nokkrum tímaskeiðum sem líkingu fyrir þróunarlega breytingu, leyfir krökkunum að bera saman afsteypur af beinum risaeðla og gefur þeim innsýn inn í vísindaleg vinnubrögð.

Besti punkturinn finnst mér vera greinarmunur sem hann gerir á trú og skilningi. Þú getur skilið náttúruleg ferli, jarðskjálfta, rafmagn og þróun lífsins, en þarft samt ekki að afneita trú þinni á yfirnáttúrulegan guð. Nemandurnir þurfa ekki að afneita trú sinni, en þau eiga að skilja námsefnið.

Vísindin geta ekki metið hugmyndir um yfirnáttúrulegan guð eða aðrar hugmyndir um yfirnáttúruleg fyrirbæri. Í einu mjög áhrifaríku dæmi sagði einn nemandinn að það væri visindaleg sönnun fyrir tilvist guðs. Hann sagði að einhver hefði fundið skip sem virtist vera örk Nóa á Ararat. Kennarinn spurði þá, hvort hann myndi enn trúa ef sýnt væri fram á að viður skipsins væri mun yngra en biblían segði til um? Nemandinn játaði að trú hans myndi ekki kvikna. 

Trúarleg sannfæring gagnast okkur ekki við rannsóknir á efnisheiminum, hvort sem um er að ræða eiginleika jarðskorpu, hjartans eða þróun tegundar okkar.

Vísindi, gervivísindi og póstmódernismi

Las ljómandi góðan pistil á síðu Kristjáns G. Arngrímssonar um vísindi og póstmódernisma. Kryf hann ekki hér en mæli með lesningunni.

Við getum líka glaðst yfir því að í dag 22 ágúst er afmæli útgáfu greina Darwins og Wallace um þróun lífsins og náttúrulegt val. Greinarnar voru kynntar á fundi 1 júlí 1858 og komu út á prenti rúmum mánuði síðar. Fréttablaðið á skilið hrós fyrir að geta þess atarna í sögulegu yfirliti sem reyndar finnst ekki á vísir.is. Það mætti agnúast örlítið út í samantekt fréttablaðsins en nú er hátíðisdagur handboltaþjóðar og allir gera sitt besta.

Lok, lok og læs...

Fæstar lífverur stunda einkvæni. Fjölkvæni og endurteknar frjóvganir skapa grundvöll fyrir þróunarfræðilegt kapphlaup, t.d. milli karldýra sem vilja tryggja að kvenndýrið noti sæði þeirra en ekki annara keppinauta. Kapphlaupið fer fram á mörgum vígvöllum, karldýr seyta hormónum sem deyfa kynlöngun kvenndýra, þeir moka út sæði keppinauta með oft groddaralegum verkfærum, stunda efnahernað gegn öðrum sæðisfrumum og loka leiðinni fyrir sæði sem á eftir kemur.

Ormurinn (Caenorhabditis elegans) beitir þessari síðustu lausn. Forfeður kvikindisins var einkynja og eru skyldar tegundir nauðbeygðar til kynæxlunar. En ormurinn sjálfur er tvíkynja og getur frjóvgað sjálfan sig ef svo ber undir. 

Þetta hefur leitt til þess að valþrýstingur fyrir tappanum (sem er þýðing á "plug") sem notaður var til að hindra aðgengi annara karldýra minnkar töluvert. Ef þú ert alltaf að frjóvga sjálfan þig, þá er ekki mikil þörf á að koma í veg fyrir að aðrir æxlist við þig. (ætla ekki að rekja þetta frekar til að særa ekki blygðunarkennd lesenda).*

Í Nature vikunnar birtist grein eftir Palopoli, Rockman og félaga sem lýsir einangrun gensins sem skráir fyrir prótínum sem mynda tappann. Einnig er sýnt fram á að stökkbreytt útgáfa af geninu hefur náð hárri tíðni í ormastofninum. Í framhaldi af fyrri færslu um stökkbreytirófið er gaman að geta þess að stökkbreytingin er orsökuð af hoppandi geni, svokölluðum stökkli.

Mér fannst líka gaman að sjá að annar tveggja meginhöfunda Matt Rockman (gamall félagi vor frá Norður Karólínu) hafði varið tíma sínum vel. Hvað er skemmtilegra en skoða kynæxlun orma?

*Karldýr finnast í orminum, en þau eru mjög óalgeng. 

Að deyja fyrir vísindin

Hver eru banamein vísindamanna? Flestir deyja náttúrulegum dauðdaga en fáir farast við störf, eða vegna vinnu sinnar.

Nú berast fréttir af frá Kalíforníu um tilræði við vísindamenn, þar sem eldsprengjum hefur verið fleygt inn á heimili þeirra. Á síðustu þremur mánuðum hefur sex vísindamönnum við fylkisháskólann í Santa Cruz (University of California Santa Cruz) verið sýnd tilræði af þessu tagi. Sagt er frá þessum tilræðum í Science í nýlíðinni viku.

Svo virðist sem að um einn aðilla sé að ræða, sem hefur greinilega eitthvað við starf líffræðinga að athuga (vísindamennirnir hafa flestir stundað rannsóknir á músum eða ávaxtaflugum). Ekki veit ég hvað drífur fólk til voðaverka (af þeim virðist ofgnótt, eins og mannkynssagan og fyrirsagnir morgunblaðanna vitna um), en sem vísindamanni finnst mér tilræðin furðuleg.

Vísindamenn vinna flestir í þeirri sannfæringu að starf þeirra komi þjóðfélaginu til góðs, sumir eru drifnir af gróðahugsjón og vitanlega skaffar hégómi og metnaður vind í mörg segl. Auðvitað er fullt af vísindalega menntuðu fólki að moka froðu, skrifa einskísnýtar greinar og sóa peningum í vitleysu. Slík sóun er umborin þar sem vísindin hafa ekkert miðtaugakerfi, enga miðstýringu, og framfarir verða oft vegna þess að dyntóttur sérvitringur spurði réttrar spurningar og leitaði svars.

Hvaða sérvitringur myndi leggja lífið að veði fyrir uppgötvun? Blessunarlega breytir það litlu hvaða sérvitringur finnur svör við vísindalegum spurningum, t.d. er starfsemi hjartans óháð því hvort William Harvey eða einhver annar lýsti eiginleikum þess.

Enginn er eins

Þegar erfðamengi mismunandi einstaklinga eru skoðuð sést að engin tvö eru eins. Litningarnir sem við fáum frá móður og föður eru alltaf mismunandi. Enginn annar einstaklingur mun erfa nákvæmlega sömu litninga og litningabúta. Stakar basabreytingar eða innskot og úrfellingar á einum eða fleiri bösum aðgreina gen og heila litninga. Þar að auki er hver kynfruma með nokkrar (~20 erfið tala að meta) nýjar stökkbreytingar. Með því að skoða stakar basabreytingar í erfðamengi nokkura einstaklinga er hægt a fá tilfinningu fyrir þessum breytileika, sem er sýndur á meðfylgjandi mynd af vefsíðu NY times (sjá meðfylgjandi grein).

 

Hver dálkur er einstaklingur, og rauður, svartur og hvítur merkir hvort að viðkomandi sé arfhreinn eða arfblendinn (í táknmáli erfðafræðinnar AA, Aa eða aa). Frábært er til þess að hugsa að þrátt fyrir þennan breytileika eru við öll meðlimir sömu tegundar. Það sem meira er, mynstur erfðabreytileikans getur sýnt okkur hvaða gen hafa verið undir náttúrulegu vali. Bæði gen sem eru vel varðveitt vegna mikilvægis síns, og þau sem hafa stuðlað að aðlögun mannsins, t.d. að umhverfi sínu.

Þróun erfðamengja

Þrátt fyrir að hryggdýrin séu mörghundruð milljón ára gömul deila þau mörgum genum og eiginleikum. Dr. Antezana hefur sýnt fram á í nýbirtri grein í PLoS one að mynstur stökkbreytinga í erfðamengi manna, fugla og músa er einnig gríðarlega vel varðveitt. Þetta birtist sem frávik í tíðni ákveðinna stökkbreytinga, sem fara eftir næstu nágrönnum viðkomandi basa. Menn hafa séð a ákveðnar basa þrenndir eru algengari en aðrar í lesrömmum gena - svokölluð táknaskekkja. Antezana sýnir fram á að slíkar tíðni dreifing slíkra basaþrennda er enn sterkari ef horft er á þrenndir sem spanna lesramma gensins. Ekki er hægt að skírskota til eiginleika próteinsins til að útskýra það mynstur, ástæðan hlýtur að liggja í stökkbreytimynstrinu.

Óvíst er hvað veldur þessari miklu varðveislu stökkbreytimynstursins (sjá mynd úr greinnin að neðan), en sett er fram kenning um að þetta dragi úr heildarfjölda skaðlegra stökkbreytinga á prótínum. Titill erindisins er, á frummálinu "Highly conserved 3rd-position patterns in vertebrates towards overcoming Mendel sycophancy in genomics", í lauslegri þýðingu "Ofur varðveitt basasamsetning í lesrömmum gena hryggdýra, dregur úr áhrifum skaðlegra stökkbreytinga".

Þessar rannsóknir kunningja mins verða viðfangsefni erindis sem hann flytur miðvikudaginn 13. ágúst. Erindið hefst kl 16:00 og fer fram í sal 132 í  Náttúrufræðihúsi Háskólans (Öskju). Erindið verður flutt á ensku.

Halló frændi

Á hverju ári finnast leifar áður óþekktra risaeðla, og eru flestar þeirra náskyldar þekktum eintökum. Stundum finnast fjarskyldari tegundir, eða jafnvel það sem er stundum kallað týndir hlekkir. Hugtakið týndir hlekkir er samt misvísandi því það gefur í skyn að ef hlekkurinn finnist ekki sé keðjan rofin. Þótt okkur vanti nokkrar tegundir eða milli stig inn í þróunartréð kollvarpar það ekki hugmynd Darwins um að allar lífverur á jörðinni séu af einum meiði. Ekki frekar en að vanþekking okkar á því sem gerðist í 14-2 leiknum kollvarpar þeirri staðreynd að Danir rasskelltu okkur.

Náttúrulegt val virkar á styttri tímaskala og lengri, og getur þannig leitt til stórfelldra breytinga á lífverum. Eins virkar þyngdaraflið virkar alla tíð, ekki bara í 100 ár. 

Við getum þakkað pólskum starfsbræðrum okkar fyrir að finna fjarskyldan frænda okkar, og skipa honum á viðeigandi stað í tré lífsins. Ég skora á ykkur að guða á vefgluggann og kynnast undrinu, Tree of life. Við þurfum ekki að skírskota til yfirnáttúrulegra fyrirbæra til að útskýra tilurð þess. 

Forfaðir grameðlunnar fundinn