Selvmordsprogram i planteceller ind i kampen mod infektioner

Når virus eller bakterier trænger ind i kroppen, forsøger vores celler at give dem kamp til stregen med forskellige tricks.

For eksempel kan den inficerede celle dræbe sig selv og derved undgå at infektionen spredes. Et andet våben kaldes for autofagi - en mekanisme, hvor de syge celler slår infektionen ned ved at 'æde' mikroberne. Den finte har mange vira og bakterier dog fundet en måde at omgå ved at udlægge en form for røgslør, der snyder cellernes autofagi-apparat.

Hvordan dette våbenkapløb mellem infektioner og levende celler konkret foregår i levende organismer har været noget af et mysterium i de sidste 15 år, og man har bl.a. ikke kunnet blive enige om, hvorvidt cellernes autofagi-program også spiller en rolle som celledødsprogram.

Nu er der endelig kommet et gennembrud i sagen, for det er netop lykkedes en gruppe forskere på fra Biologisk Institut på Københavns Universitet at identificere de gener, der styrer autofagi-processen i planter og fastslå, at autofagi både fungerer som et celledødsprogram og et antimikrobielt våben. Opdagelsen er vigtig, fordi den tilsyneladende styres af de samme mekanismer, man kender i mennesker.

Gennembruddet er netop offentliggjort i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift 'Cell'.

»Det er et fundamentalt gennembrud. Med opdagelsen kaster man pludselig planten ind i studier af de her processer, og da de selvsamme gener går igen hos dyr og mennesker, giver det os en enestående mulighed for at blive klogere på, hvordan dette selvmordsprogram virker hos os,« fortæller lektor Morten Petersen, der har ledet arbejdet sammen med professor John Mundy.

Plastiske planter

Forskerne har valgt en plante som model for studierne af cellers selvmordsmekanisme, fordi planter er langt mere simple at have med at gøre end dyr og mennesker og samtidigt er betydeligt mere plastiske. I modsætning til dyr og mennesker, der nødigt vil undvære deres lemmer, sker der nemlig ikke det store ved at klippe et blad af en plante.

En anden ting er, at 70 procent af de gener, der er involveret i sygdomme i mennesker, går igen hos planter, og derfor bekæmper planter langt hen ad vejen sygdomme på samme måde som mennesker. Derfor er planterne de helt ideelle 'forsøgsdyr' i studiet af cellernes selvmordsmekanisme.

Inficeret bladcelle begik selvmord

Forskerene opsporede generne i en modelplante af en art, der er kendt som 'gåsemad'.

»Vi inficerede først et rask blad af planten med bakterier, der straks forsøgte at sprede sig til resten af planten, men de inficerede celler forhindrede et angreb ved at slå sig selv ihjel. Samtidigt signalerede de syge celler til omkringliggende celler, at de også skulle begå selvmord,« fortæller postdoc Daniel Hofius artiklens førsteforfatter.

På den måde blev der skabt en slags beskyttende bræmme rundt om det inficerede sted, der forhindrede bakterierne i at indtage hele planten.

At denne beskyttelsesproces virkelig skyldtes autofagi, kunne forskerne konstatere ved hjælp af nogle kontrolplanter, der havde fået slået de gener, som ellers er involveret i processen, i stykker. I modsætning til deres artsfæller var disse planter ude af stand til at gennemføre redningsaktionen.

Fire selvmordsprogrammer

Siden 1990'erne har det været klart, at en celle har flere selvmordsprogrammer i baghånden, der styres af forskellige gener. Programmerne arbejder sammen og sørger for, at cellen om nødvendigt er i stand til at slå sig selv ihjel.

Det mest velkendte af de fire selvmordsprogrammer er den såkaldte 'apoptose', der især er aktivt under fostertilstanden.

Eksempelvis sørger det for, at kødet og huden smyger sig op langs med knoglerne, så vi ikke får 'svømmehud' mellem fingre og tæer. De celler, der dør ved processen, bliver fortæret af de omkringliggende celler, der på den måde får næring til at vokse yderligere.

Nogle forskere har også mange gange foreslået at også 'autofagi'-processen er et sådant selvmordsprogram, men hidtil har idéen mødt massiv modstand, fordi autofagi er blevet opfattet som en ren overlevelsesmekanisme.

Det er et fundamentalt gennembrud. Da de selvsamme celledødsmekanismer går igen hos dyr og mennesker, giver det os en enestående mulighed for at blive klogere på, hvordan det her selvmordsprogram virker hos os.

lektor Morten Petersen

Man har længe vidst, at sultne celler kan bruge mekanismen som et værktøj til at tiltuske sig mere næring. Ved at tænde for autofagi-programmet kan cellerne stille sulten ved at fortære en bid af sig selv. På den måde overlever cellen ved at genbruge sine egne proteiner.

Teorien blev mødt med skepsis, fordi man umiddelbart havde svært ved at forlige sig med tanken om, at cellerne kunne bruge den samme mekanisme til at holde sig selv i live og til at bekæmpe infektioner og sygdomme ved at begå selvmord.

To værktøjer i én

Takket være forskernes gennembrud er den diskussion nu endegyldigt afsluttet, for de har bevist, at programmet spiller en rolle i begge processer.

Cellerne kan altså både bruge det som en overlevelsesmekanisme, når de sulter, og til at begå selvmord, når de bliver inficerede. Autofagi er altså et langt stærkere værktøj for cellerne til at få has med infektioner end hidtil troet. Autofagi spiller også en stor rolle i mange af de sygdomme, som mennesker slås med, som eksempelvis kræft. Det skyldes, at kræftceller netop overlister celledødsprogrammer og derfor bliver 'udødelige'.

Men også alzheimerpatienter vil formentlig kunne få stor gavn af den nye opdagelse på sigt.

»Alzheimerpatienter er plaget af for meget celledød, hvor hjernens nerveceller begynder at dræbe sig selv på et for tidligt tidspunkt. Nu ved vi, hvilke gener, der er involveret i den proces, og det er det første store skridt på vejen i udviklingen af en helbredende eller lindrende behandling,« slutter Daniel Hofius.