RUC-forsker finder ’missing link’ hos bananfluen

Det har længe været et af videnskabens helt store mysterier, hvordan kroppen ved, hvornår den skal påbegynde forvandlingsprocessen fra barn til voksen.

Men nu har en forsker fra Roskilde Universitet fundet en vigtig brik i relation til, hvad der igangsætter kønsmodningen hos bananfluer. En banebrydende opdagelse, som måske kan hjælpe os til at forstå mekanismen bag menneskets pubertet og samtidig gøre os klogere på, hvorfor unge i den vestlige verden går tidligere og tidligere i puberteten.  

Søgt efter svar i 100 år
Bananfluen er en af de mest anvendte modelorganismer i forskning inden for genetik og biomedicin. Dels fordi den har en kort reproduktionstid og er billig at formere, og dels fordi den er genetisk simpel og har fået kortlagt sit DNA, hvilket giver forskerne en stor ’værkstøjskasse’ til at besvare biologiske spørgsmål.
For 100 år siden fandt forskere ud af, at der hos bananfluen var en faktor i hjernen, som kunne starte kønsmodningen. Man havde ikke identificeret faktoren, men man vidste, der var et eller andet i hjernen, der kunne sætte processen i gang.

Kim Rewitz, adjunkt i Medicinalbiologi, Institut for Natur, Systemer og Modeller, RUC, fortæller:

”For 20 år siden fandt man så ud af, hvad faktoren var og at molekylet var et peptidhormon, som minder om en række vækstfaktorer, der bliver produceret og udskilt af nogle nerveceller. Man fandt også ud af, at peptidhormonet påvirker den kirtel, der producerer steroidhormon. Og så blev man klar over, at dette signalmolekyle fra hjernen måtte være noget, der bandt til overfladen af kirtlens celler, pga. molekylets struktur.”

”Men man havde ikke kunnet finde den receptor på overfladen af cellen, der modtog signalet, og den har man så ledt efter i 20 år. Og det er den, vi har fundet. Det var et kæmpe missing link i arbejdet med at forstå det system, der har med kønsmodningen at gøre”, forklarer Kim Rewitz.

Cellernes receptorer kan deles ind i forskellige grupper. Problemet var, at forskerne havde kigget blandt den forkerte gruppe af receptorer. Kim Rewitz fik idéen til at kigge på en anden gruppe af receptorer efter et ophold på Galatheaskibet, hvor han faldt i snak med nogle forskere fra SDU, som er eksperter i at analysere proteiner ved hjælp af såkaldte proteomanalyser, som er analyser af kroppens proteiner. Ideen kom fra de efterfølgende proteomanalyser, som viste, at den måde, hormonet kommunikerer med cellerne på, er den samme som benyttes af vækstfaktorer i mennesker, hvilket betød at hormonet måtte benytte en anden gruppe af receptorer end tidligere antaget.

”Efter jeg fandt receptoren, brugte jeg halvandet år i USA sammen med Michael O’Connor og Naoki Yamanaka, to andre forskere, på at karakterisere den. Og så fik vi heldigvis udgivet vores resultater før nogle andre. Det er jo altid lidt nervepirrende, når man føler man sidder med noget, der er ret stort, for rundt omkring i verden sidder mange andre forskere, der arbejder på at finde ud af præcis det samme”, forklarer Kim Rewitz.

Tidlig pubertet
Resultaterne gør, at vi nu for første gang virkelig har et sæt redskaber, der giver os muligheden for at forstå, hvad der igangsætter kønsmodningen. Systemet hos bananfluer ligner på mange områder det system, der sætter puberteten i gang hos mennesker, og det kan derfor bruges som model. Det kan med tiden forhåbentligt også gøre os klogere på menneskets pubertet, som stadig er en gåde for forskerne verden over.

Puberteten indtræder i Danmark et helt år tidligere i dag, end den gjorde for bare 15 år siden, viser en undersøgelse fra Rigshospitalets Afdeling for Vækst og Reproduktion. Faktisk får de fleste piger bryster allerede inden deres 10-års fødselsdag. Også Københavns Drengekor har de seneste år været plaget af tidlig pubertet og drengestemmer i overgang.

Når puberteten sætter ind for tidligt, påvirker det kroppen på mange forskellige måder. Forskerne ved dog ikke præcis hvordan, men de frygter bl.a., at hormonpåvirkningen øger risikoen for brystkræft senere i livet. Børn, der går tidligt i puberteten, vil ofte også holde tidligere op med at vokse, så de ikke bliver så høje, som de ellers ville være blevet.
En af teorierne er, at kemikalier kan ændre det indre ur, der fortæller kroppen, at nu er det på tide at komme i puberteten; en anden, at fedme kan være en årsag til den tidlige pubertet. Men man er endnu ikke kommet så langt i forskningen, at man kan bevise det. Derfor er det et vigtigt skridt, at man nu er kommet lidt tættere på at forstå, hvad der gør sig gældende, når bananfluer går i ”puberteten”. Teorien er, at det er en tilsvarende proces, der foregår i mennesket.

”Jeg håber, at resultaterne kan være med til at give os en forståelse af hele det komplicerede system, der har med puberteten at gøre, sådan så vi på længere sigt kan overføre nogle af de ting til mennesker. Alt tyder fx på, at en kalorierig diæt kan være med til at accelerere puberteten, det gælder både for bananfluer og mennesker, men vi har brug for meget mere viden om, hvad det er for nogen processer, der sker i kroppen,” fortæller RUC-forskeren og forklarer, at der er en række andre interessante perspektiver i forskningsprojektet, bl.a. i relation til vækst.

Sammenhæng med vækst
”Det system, der stopper vækst hos bananfluen, er koblet til den seksuelle kønsmodning ligesom hos mennesket, og derfor er det ekstra interessant at studere, fordi man endnu ikke ved, hvad der bestemmer et dyrs størrelse”, fortæller Kim Rewitz og forklarer, at alle dyr starter som en enkelt celle, men at man ved meget lidt om, hvorfor en blåhval vokser sig kæmpestor, mens en bananflue aldrig bliver større end et par millimeter.

”Et dyrs størrelse bestemmes af to ting: dels af hvor hurtigt dyret vokser, men i endnu højere grad af, hvor lang tid det vokser. Mennesket vokser i mange år, men det gør bananfluen fx ikke. Vi ved meget om, hvad der styrer, hvor hurtigt et dyr vokser, men man ved ikke, hvad der gør, at et dyr stopper med at vokse på et tidspunkt.”

”Og det med vækst og størrelse er meget vigtigt. For det er et vigtigt træk for en art, at vi alle sammen har mere eller mindre den samme størrelse, for ellers kan vi ikke reproducere os,” forklarer den danske forsker.

Insekticider
Arbejdet med de små insekter kan også få stor betydning på et andet område. Nu hvor man kender receptoren i bananfluer, vil man nemlig også kunne finde den i alle andre insekter. Og det giver store muligheder i forhold til såkaldte selektive insekticider – dvs. insektbekæmpelsesmidler, der kun rammer visse grupper af insekter:
”Hvis vi forstår insekters udvikling - hvad der er unikt for insekter og hvad der er kritisk for deres udvikling – så har vi jo nogle rigtig gode mål, hvorfra vi i princippet kan udvikle nogle bekæmpelsesmidler, der ikke rammer andre grupper af dyr,” forklarer Kim Rewitz.  

”Nu er bananfluer ikke den store plage. Men prøv at tænk over, hvad insekter koster i menneskeliv og i tabte afgrøder på verdensplan - det er jo vanvittige beløb hvert år. Men med vores nye viden vil man kunne forsøge at udvikle insekticider, der kun rammer en meget lille gruppe af insekter, fordi den receptor – som er afgørende for insektets udvikling - vi har fundet på overfladen af cellerne, og det hormon, den binder, er så artsspecifikt.”

Kim Rewitz har fået publiceret sine resultater i Science, som er et af verdens mest velansete videnskabelige tidsskrifter.

Fakta

Hvad er en celle-receptor?
En receptor er noget, der modtager et signal. I celler er der mange forskellige typer af receptorer. Den receptor, Kim Rewitz har identificeret, sidder på cellens overflade, og modtager et hormonsignal fra hjernen om, at nu skal kønsmodningen sættes i gang. Når hjernen udskiller hormonstoffet, bindes det til receptoren på overfladen af cellerne, og receptoren sender så et signal gennem cellemembranen og ind i cellen. Hormoner har deres egen specifikke receptor. Man kan sammenligne hormonet med en nøgle og receptoren med en lås - hvis nøglen passer kan man åbne for en funktion i cellen. Så for at forstå et hormons funktion, bliver man nødt til også at kende den receptor, hormonet binder til.
 
Forsøg med bananfluer
Bananfluerne har været et vigtigt redskab for forskerne i over hundrede år. I begyndelsen af sidste århundrede lagde studier af fluer grunden til vores viden om gener og kromosomer, som førte til en forståelse af, fx hvordan sygdomme kan være arvelige. Sidenhen gav forskning inden for bananfluer svaret på, hvilke gener der er involveret i fosterudvikling, som sidenhen viste sig også at give mange svar på årsagen til fødselsdefekter hos mennesker. I de senere år er fluen blevet brugt til at studere mekanismer bag en række forskellige humane sygdomme som fx kræft, Alzheimers, Parkinsons syge og sygdomme relateret til stofskifte. Flere livsstilssygdomme bliver også analyseret i bananfluen. Forskerne har blandt andet frembragt en flue, som er afhængig af alkohol for at undersøge, om generne spiller en rolle i alkoholisme. I dag bliver bananfluen også hyppigt anvendt i forbindelse med forskning i stofskifte og fedme.