Ny studie visar hur DNA känns igen av proteiner som aktiverar gener

Med en ny studie i tidskriften Cell har forskare vid Stanford och Stockholms universitet bidragit till en ökad kunskap om genreglering i mänskliga celler.

Julia Schaepe, doktorand i Greenleaf Lab vid universitetet i Stanford och förstaförfattare till studien, utför mätningar av bindningen av transkriptionsfaktorer till DNA. Till sin hjälp använder hon ett mikroskop för att göra in vitro-experiment med hög genomströmning. Foto: Stanford University

Hur gener i kroppens celler sätts på och stängs av är avgörande för att celler får olika funktioner. I denna process är det vissa proteiner, så kallade transkriptionsfaktorer, som hittar och känner igen olika bindningsställen på DNA i kroppens celler. När denna igenkänning går fel kan det ge upphov till många olika typer av sjukdomar, som cancer.

Nu har en grupp med forskare vid universitetet i Stanford och vid Stockholms universitet studerat i detalj hur denna process går till för en viktig transkriptionsfaktor. Detta specifika protein, kallat KLF1, är avgörande för utvecklingen av röda blodkroppar som transporterar syre i kroppen. I en ny studie har de utvecklat nya experimentella metoder för att kunna göra mer exakta mätningar av hur detta protein interagerar med DNA, både i provrör och i mänskliga celler.

Emil Marklund, Stockholms universitet och SciLifeLab. Foto: Stockholms universitet

Viktig grundvetenskaplig upptäckt

– Det viktigaste resultatet är att vi har visat att det är möjligt att förstå bindningen mellan transkriptionsfaktorer och DNA i mänskliga celler, och att denna process stämmer överens med hur det fungerar i provrör. Det är en viktig grundvetenskaplig upptäckt, säger Emil Marklund, biträdande lektor vid Institutionen för biokemi och biofysik vid Stockholms universitet och SciLifeLab, som har medverkat i studien som nu publiceras i tidskriften Cell.

Transkriptionsfaktorbindning till DNA styr mycket inom biologin och gör att kroppens celler får olika funktioner, förklarar Emil Marklund:

Fel bindning kan ge upphov till sjukdomar

– Det är denna process som styr att till exempel en nervcell i hjärnan har ett annat genuttryck än en cell i immunförsvaret. När bindningen går fel kan det ge upphov till väldigt många olika typer av sjukdomar. Genetiska studier visar att över hälften av alla mutationer som är associerade med drag som till exempel genetiska sjukdomar är placerade i DNA-sekvenser där den här bindningen sker.

Med studien har forskarna kunnat bidra till en ökad förståelse för hur transkriptionsfaktorer binder till DNA.

Julia Schaepe, universitetet i Stanford. Foto: Stanford University

– Vi upptäckte att denna transkriptionsfaktor känner igen mycket mer av den omkringliggande DNA-sekvensen bredvid sina bindningsställen än vad man tidigare har trott. Genom att kombinera exakta mätningar i både provrör och mänskliga celler med matematiska modeller kunde vi skapa en mer komplett bild av hur DNA-igenkänning fungerar och därmed hur genreglering kodas av DNA, säger Julia Schaepe, doktorand på Greenleaf Lab vid universitetet i Stanford och förstaförfattare till studien.

– I majoriteten av alla cancerformer är transkriptionsfaktorer muterade. Om vi någonsin ska ha en chans att bota dessa sjukdomar måste vi få en bättre förståelse för transkriptionsfaktorbindningen, säger Emil Marklund.

Mer information

Artikeln ”Thermodynamic principles link in vitro transcription factor affinities to single-molecule chromatin states in cells” är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Cell.
DOI: 10.1016/j.cell.2025.11.008

William J. Greenleaf, universitetet i Stanford. Foto: Stanford University

Studien leddes gemensamt av Julia M. Schaepe, verksam i forskargruppen som leds av William J. Greenleaf vid Stanford University, och Emil Marklund vid Institutionen för biokemi och biofysik, Stockholms universitet.

Mer om Marklund-gruppen.

Mer om Greenleaf-gruppen.

Experiment för att mäta många DNA-sekvenser samtidigt

Forskarna har utfört experiment med så kallad hög genomströmning (high-throughput-experiment) för att mäta bindningen av transkriptionsfaktorer till många DNA-sekvenser samtidigt, både in vitro (i provrör) och in vivo (i mänskliga celler).

In vitro-mätningarna genomfördes på DNA-sekvenseringschip, där olika DNA-sekvenser var fästa på en glasyta och en renad transkriptionsfaktor flödades in för att binda.

In vivo-mätningarna i mänskliga celler gjordes med hjälp av DNA-sekvensering, genom att metylera DNA (där en metylgrupp läggs till DNA), och sedan avläsa var en transkriptionsfaktor hade bundit, vilket är möjligt eftersom DNA skyddas från metylering när en transkriptionsfaktor är bunden där.

Tema

Senast uppdaterad: 26 november 2025

Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen

{ "dimensions": [ { "id": "department.categorydimension.subject", "name": "Global categories", "enumerable": true, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "department.categorydimension.tag.Keywords", "name": "Keywords", "enumerable": false, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "department.categorydimension.tag.Person", "name": "Person", "enumerable": false, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "department.categorydimension.tag.Tag", "name": "Tag", "enumerable": false, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "localcategorytree.su.se", "name": "Lokala kategorier för www.su.se", "enumerable": true, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Category", "name": "News Category (Webb 2021)", "enumerable": true, "entities": [ { "id": "webb2021.categorydimension.Category.forskning_nyheter", "name": "Forskning", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Category.om_oss_nyheter", "name": "Om universitetet", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Category.utbildning_nyheter", "name": "Utbildning", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} } ], "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Label", "name": "Etiketter (Webb 2021)", "enumerable": true, "entities": [ { "id": "webb2021.categorydimension.Label.Kemi", "name": "Kemi", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Label.LivsVet", "name": "Livsvetenskaper", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Label.DNA", "name": "DNA-forskning", "entities": [], "attributes": [], "childrenOmitted": false, "localizations": {} } ], "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Label.en", "name": "Labels (Webb 2021)", "enumerable": true, "entities": [], "localizations": {} }, { "id": "webb2021.categorydimension.Keyword", "name": "Keywords (Webb 2021)", "enumerable": false, "entities": [], "localizations": {} } ] }