Kai Sandvold Beckwith har lenge jobbet med et av mysteriene innenfor biologien.

– Dette er et fundamentalt spørsmål som har stått ubesvart innenfor biologien i lang tid, sier Sandvold Beckwith, forsker ved Institutt for bioingeniørfag på NTNU.

Tilsynelatende er spørsmålet enkelt, men så er det ikke det likevel.

• Hvordan organiserer arvestoffet seg i den viktige X-formen når cellene skal dele seg?

Selv har Sandvold Beckwith holdt på helt siden han var forsker ved det Europeiske Molekylærbiologilaboratoriet (EMBL) i Tyskland.

Flere forskere har sett på saken. Nå er funnene deres publisert i det vitenskapelige tidsskriftet Cell. Sandvold Beckwith er en av forfatterne.

Men hva er nå egentlig dette for noe? La oss ta det grunnleggende først.

Det grunnleggende om celler, DNA og sånt

Cellene i kroppen din inneholder arvestoffet DNA. Disse DNA-trådene er det som gjør deg til deg, i hvert fall den biologiske delen.

Dette arvestoffet er fordelt på flere kromosomer. I menneskenes tilfelle er det 23 par DNA-tråder, i alt 46 kromosomer.

Som regel ligger DNA-trådene som løse nøster, tilsynelatende kaotisk. Men når cellene skal dele seg og bli til to selvstendige datterceller, skjer det noe vi til nå ikke har greid å forklare.

Under celledelingen legger nemlig kromosomene seg i en kompakt X-form. Og det er gode grunner til at kromosomene legger seg sånn.

Hvorfor X er så viktig

– Den karakteristiske X-formen er helt nødvendig for å fordele arvestoffet til dattercellene, sier Sandvold Beckwith.

X-en er rett og slett en ideell form under celledelingen. Da er kromosomet nemlig inndelt i to såkalte kromatider som henger sammen i midten av X-en. 

Formen hindrer i stor grad skader under fordelingen av arvestoff mellom de to dattercellene, for eksempel ved at DNA blir hengende igjen når den siste forbindelsen mellom dattercellene skal brytes.

Men ikke noe av dette besvarer hvordan cellene faktisk organiserer de vanligvis løse DNA-trådene i denne formen. Det er dette forskerne har funnet ut mer om.

Sånn blir arvestoffet til X-er

– Ved hjelp av en avansert mikroskopiteknologi vi nylig utviklet, kunne vi se helt ned til nanoskala hvordan det kromosomale DNA-et bretter seg sammen når cellene deler seg, sier Sandvold Beckwith.

Dette har tidligere vært umulig fordi DNAet i kromosomene er så tett pakket sammen. Men bildene med den nye teknikken sammen med datasimuleringer ga forskerne et gjennombrudd.

– Det førte oss til en ny modell for hvordan celler bretter kromosomene sine under celledelingen, sier Sandvold Beckwith.

Nøkkelen er et protein i kroppen som heter Condensin. Dette proteinet visste forskerne om allerede. Det finnes i flere varianter.

– Modellen vår viser at cellene skaper et overlappende og krysskoblet nettverk av løkker i DNAet ved hjelp Condensin.

Varianten Condensin II er tilsynelatende spesielt viktig fordi den bidrar til å danne veldig lange løkker. Disse lange løkkene spenner over store deler av DNAet og bidrar derfor sterkt til sammenbrettingen.

– Fordeling av DNA-løkkene, og koblingene mellom dem, gjør at kromosomene til slutt danner den karakteristiske X- formen, sier Sandvold Beckwith.

Viktig fremskritt

Arbeidet startet i samarbeid med forsker Andreas Brunner da de begge jobbet i forskningsgruppen til Jan Ellenberg ved EMBL i Heidelberg. Samarbeidet har fortsatt siden han begynte som forsker ved NTNU for rundt et år siden.

– Vi mener dette er et stort og viktig fremskritt i vår forståelse av celledelingen, et av de mest grunnleggende fenomenene i biologien, sier Sandvold Beckwith.

Forskerne har satt opp de nye teknikkene for mikroskopi på NTNU. Det skjer i samarbeid med forskere ved Institutt for klinisk og molekylær medisin. De bruker nå dette til å undersøke andre egenskaper ved kromosomorganisering, for eksempel hvordan cellene endrer organiseringen av DNA for å kontrollere genuttrykk.

Referanse:

Kai Sandvold Beckwith mfl.: Nanoscale 3D DNA tracing reveals the mechanism of self-organization of mitotic chromosomes. Cell, 2025. Doi.org/10.1101/2024.10.28.620625

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse sakene fra NTNU?

• 

  Slik kan vi heve statusen til lærerne

• 

  – Vær så snill og stryk meg over kinnet

• 

  Soldater kan takle å ta liv

• 

  Det beste for klimaet er en urettferdig fordeling av godene

• 

  Derfor er det viktig å vite nøyaktig når gassen argon går over til fast stoff

• 

  Fantastiske skatter av elfenbein fra hvalross tilbake til Norge

Les flere saker fra NTNU her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER