Forskning

Projekt söker svar på hur nya gener uppstår

2015-10-23

Dan I Andersson, professor i medicinsk bakteriologi vid institutionen för medicinsk biokemi och mikrobiologi, koordinerar det stora projektet vid Uppsala universitet.

En av de mest kittlande grundvetenskapliga frågorna inom biologin är hur livet först uppstått och sedan utvecklats vidare på jorden. I ett nytt projekt kommer en tvärvetenskaplig grupp forskare att göra en experimentell djupdykning i de molekylära processerna för att förstå hur nya gener och proteiner uppstår.

- Det är nog bland det mest spännande vi gjort – att experimentellt försöka följa en så fundamental biologisk fråga som hur en ny gen och ett nytt funktionellt protein uppstår och utvecklas, säger professor Dan I Andersson, som koordinerar det stora projektet vid Uppsala universitet.

Att nya gener uppstår är förutsättningen för all biologisk utveckling. På så sätt har organismer genom evolutionen kunnat anpassa sig till sin miljö och bli allt mer komplexa. Nya arter har uppstått. Olika bakomliggande mekanismer har lett fram till de miljontals olika gener och proteiner som vi finner i dagens organismer.

I projektet ska forskarna följa hur gener utvecklas i realtid i levande organismer, närmare bestämt i olika bakterier och sill. Ett tvärvetenskapligt helhetsgrepp ger möjlighet att få svar på flera viktiga frågor. Hur stor del av DNA består av funktionella sekvenser respektive ”skräp”? Hur interagerar struktur och funktion när en gen utvecklas? Den starka kompetens inom kemi, biokemi, strukturbiologi, bioinformatik och mikrobiologi som finns i gruppen är en viktig förutsättning.

Forskarnas råmaterial är bland annat ett jättebibliotek av cirka 100 miljarder slumpmässiga gensekvenser som tagits fram. Två olika mekanismer står i fokus: Dels den där nya gener uppstår ur just slumpmässiga sekvenser och dels den där de uppstår från redan existerande gener som dupliceras, sammansmälter eller delas.

- Ur detta stora material ska vi först fiska fram de sällsynta sekvenser som har en biologisk funktion och som ger organismen vissa nya egenskaper. Ett exempel kan vara en gen som ger resistens mot ett giftigt ämne. Sekvenser med en funktion går vi sedan vidare med och undersöker struktur och funktion närmare.

De pilotförsök som gjorts tyder på att andelen funktionella sekvenser i DNA är större än väntat – vilket är intressant i sig. Kanske består DNA av betydligt mindre ”skräp-DNA” än man trott. På lång sikt kan kunskapen som genereras ur projektet få betydelse för andra tillämpade forskningsområden. Till exempel för att utveckla behandling mot sjukdom med genetisk bakgrund, eller mot sjukdomsalstrande virus och bakterier. Syntetisk biologi är ett annat område, exempelvis för att utveckla nya hållbara bränslen eller bakteriella reningsprocesser.

- Men nu handlar det om grundforskning och att få ett långsiktigt finansiellt stöd som detta kittar samman gruppen vilket ger enormt goda förutsättningar för forskningen, säger Dan I Andersson.