Muggsopp med jetlag


Det er ikkje berre menneske som er styrte av døgnrytmar. Organismar så enkle som muggsopp er òg regulerte av eit indre urverk. Med å studere raud brødmuggsopp kan vi lære meir om korleis vår eiga indre klokke verkar.

I laboratoriet til Senter for organelleforsking (CORE) ved Universitetet i Stavanger (UiS) bruker dei raud brødmuggsopp når dei forskar på døgnrytmar. Forskarane eksperimenterer med korleis soppen reagerer på lys og mørke. Dei undersøkjer korleis han responderer på ulike stoff, ulik mat og ulike temperaturar.

– Soppen kan lære oss noko om høgareståande organismar, slik som menneske. Fleire av prinsippa for døgnrytme hos brødmuggsoppen kan vi finne att hos oss sjølve. Det er det som er så fascinerande, seier Ingunn W. Jolma.

Ho tek doktorgraden ved Institutt for matematikk og naturvitskap og ved CORE ved UiS. Avhandlinga har arbeidstittelen Regulering av biokjemiske rytmegeneratorar.


Produserer sporar ein gong i døgnet
Soppen produserer ein ny generasjon sporar, såkalla konidiar, ein gong i døgnet. Normalt innstiller muggsoppen seg på ein døgnrytme som er på 24 timar, slik som vår. Døgnrytmen er styrt av genane. Difor vil rytmen halde fram med å gå sjølv om muggsoppen lever i konstant mørke i eit laboratorium. Utan lys som tidgivar innstiller periodelengda til soppen seg på omtrent 22 timar, så rolla til lys og mørke her er å finstille maskineriet.

Forskarane har gjort ulike eksperiment der dei har endra rytmen i vekslinga mellom lys og mørke. Då vil soppen tilpasse seg det nye mønsteret, men det kan ta litt tid. Muggsopp kan faktisk få jetlag.

– Jetlag vil eigentleg seie det same som faseforandring. Dersom soppen hamnar i ei ny tidssone, vil han tilpasse seg dei nye omgivnadene og den nye tida. Akkurat som hos menneske vil det ta litt tid, og han vil dessutan bli litt stressa. Det som er så flott med det indre urverket, er at soppen vil tilpasse viktige prosessar i cellene til dei nye omgivnadene, seier Jolma.


I slekt med strålemuggen
Raud brødmuggsopp, eller Neurospora crassa på latin, veks opphavleg i tropane, men du har kanskje sett slektningar av han her heime. Her trivst nemleg soppane i strålemuggslekta, Aspergillus, mellom anna dei som veks på osten når han har lege for lenge i kjøleskåpet.

Raud brødmuggsopp er mykje brukt i forsking på døgnrytmar, og ein viktig grunn til det er at genomet, det vil seie arvematerialet, er kartlagt. Soppen er dessutan ikkje patogen, det vil seie at det ikkje er helseskadeleg å jobbe med han.


Tilsett litium
Forskarane har eksperimentert med å tilsetje raud brødmuggsopp ulike stoff. I eit eksperiment blei soppen tilsett grunnstoffet litium. Litium har i mange år blitt nytta som medisin mot bipolar liding. Personar med denne sjukdommen har ofte eit ustabilt svevnmønster. Litium gjer mønsteret meir stabilt.

– Dersom ein har eit stabilt svevnmønster, fungerer ein betre som menneske. Alle har opplevd å ha netter med avbrot og veit kor slitsamt det kan vere, seier Jolma.

I eksperimentet ville forskarane på CORE sjå korleis litium verka på raud brødmuggsopp.

– Eksperimentet viste at soppen fekk forlenga døgnrytmen når vi tilsette litium. Då vi studerte proteinnivået i soppen, fann vi ut at det sentrale klokkeproteinet Frequency blei mykje meir stabilt når vi tilsette litium, seier Jolma.

Litium gjer at proteinet blir brote ned saktare, og det er det som gjer at døgnet blir lengre.


Styrt av genane
Den indre klokka er styrt av genane. Alle organismar har fleire klokkegenar.

Av klokkegenane blir det laga ein blåkopi, mRNA, som i neste omgang fører til danning av protein. Når det blir danna meir og meir protein, vil proteinet etter kvart binde seg til DNA-et og sjølv stoppe produksjonen. Det blir kalla negativ tilbakekopling.Etter ei tid vil proteinet brytast ned.

Prosessen vil så starte på ny med produksjon av protein. Ved positiv tilbakekopling kan eit protein påverke sin eigen produksjon positivt, det vil seie at produksjonen aukar.

Mengda protein i muggsoppen varierer i løpet av døgnet. I teorien kan ein måle proteinnivået hos muggsoppen og finne ut kva tid på døgnet det er.

– Urverket i både sopp og menneske har dette systemet med positiv og negativ tilbakekopling til felles. Viss vi forstår korleis dette er regulert hos sopp, kan vi bruke tilsvarande prinsipp for å forstå korleis urverket fungerer hos menneske, seier Jolma.


Den indre klokka
Hos menneske styrer den indre klokka svevnmønsteret, men òg funksjonar som kroppstemperatur, blodtrykk, kor tjukt blodet er, svolt, mette og fordøying.

Fordi den indre klokka er styrt av genar, kan vi fjerne alle ytre påverknader, såkalla tidgivarar, og sjå at organismen framleis vil følgje eit mønster. Menneske sitt «naturlege» døgn er i snitt på 25,5 timar. Det vil seie at vi tilpasser oss eit døgn på 25,5 dersom vi lever utan tilgang på tidgivarar, som til dømes lys og mørke. Men her er det store individuelle forskjellar.


Sjølvlysande sopp
Alle organismar har evna til å skru av og på genar etter kva tid det er på døgnet. Forskarane på UiS bruker fleire metodar for å følgje rytmane til muggsoppen, og nyleg byrja dei med ein metode som har vore lite brukt på raud brødmuggsopp før.

Metoden går ut på at ein set eit såkalla reporter-gen framfor det genet ein vil studere. Reportergenar er genar for enzym som det er lett å måle, i dette tilfellet fordi det blir danna eit lysande produkt. Det stoffet forskarane nyttar som reporter-gen, luciferase, er det same som får ildfluger til å lyse opp.

Forskarane tilset partnarproteinet luciferin i næringsløysinga, og med ein gong genet «vårt» blir skrudd på, skjer det ein reaksjon som gir lys. Når genet blir skrudd av, sluttar brødmuggsoppen å lyse.


Blir dyrka under kamera
Soppen blir dyrka under eit særskilt kamera i mørke, og med å studere bileta kan forskarane følgje rytmen til muggsoppen under ulike forhold. Forskinga på raud brødmuggsopp er grunnforsking, det vil seie at ho rettar seg mot å gi ny grunnleggjande innsikt og auka teoretisk kunnskap.

– Oppdagingane vi gjer, kan vi i neste instans bruke til å betre forstå mellom anna jetlag, plager som er knytte til skiftarbeid, og sjukdommar som har å gjere med døgnsyklusen til cellene, seier Jolma.
 
 

Jetlag hos A- og B-menneske

På ein tur frå Noreg til USA er det A-menneska som får den verste jetlagen. B-menneska får det verst etter at dei har kome tilbake til Noreg igjen.

 Tidsforskjellen mellom Noreg og New York er på seks timar. Sidan USA ligg vest for Noreg, «får» vi seks timer på ei reise til New York, altså blir døgnet forlenga. B-menneska sitt naturlege døgn er ofte på godt over 25 timar, og ei reise til USA vil ofte verke mindre problematisk for dei enn for A-menneska. Det er fordi det er enklare for dei å leggje seg seinare enn vanleg. I tillegg er det lettare å sovne igjen når dei vaknar til same tid som dei gjer heime om morgonen.

– For mange B-menneske vil det å reise til USA bety å gå rett inn i sin eigen, naturlege døgnrytme, seier Bjørn Bjorvatn, professor i medisin og senterleiar for Nasjonalt kompetansesenter for søvnsjukdommar.

 

Reise vestover
Utprega A-menneske vil derimot oppleve meir jetlag på ei reise vestover, til dømes til USA. Det er fordi A-menneske ofte har eit naturleg døgn som er på under 24 timar. Det gjer det vanskelegare for dei å leggje seg seinare enn vanleg, og vanskelegare å sovne igjen om morgonen når dei vaknar på same tid som dei plar heime. Symptom på jetlag er trøttleik på dagtid, dårleg svevn, nedsett prestasjonsnivå og mageplager.

– Når vi får jetlag, er det fordi kroppen får motstridande signal. Ute er det feil tid på døgnet i forhold til kroppstemperaturen, mengda av stresshormonet kortisol og kor vakne eller trøtte vi føler oss. Dette er mekanismar som den biologiske klokka vår regulerer, seier Håvard Skeidsvold, overlege ved Nasjonalt kompetansesenter for søvnsjukdommar.

 

Seksti døgn i ei hole
I 1964 flytta den franske forskaren Michel Siffre inn i ei hóle for å vere der i seksti døgn. Han regulerte sjølv lys og mørke og hadde ikkje tilgang på noko som kunne seie han kva tid på døgnet det var. Eit av føremåla med dette og liknande prosjekt har vore å finne ut om det menneskelege døgnet er det same som jorda sitt døgn, altså 24 timar.


Eksperimenta har vist at menneska sitt naturlege døgn er på 25,5 timar i gjennomsnitt. Her er det store individuelle forskjellar, men sidan det naturlege døgnet er på 25,5 timar i snitt, vil fleirtalet få verst jetlag når dei reiser frå vest til aust, til dømes frå USA til Noreg.


Sist oppdatert av (30.09.2010)

Skriv ut artikkel print symbol
Raud brødmuggsopp. Foto: Elisabeth Tønnessen
Denne muggsoppen har ein døgnrytme på 24 timar. Ein gong i døgnet produserer han ein ny generasjon sporar. Foto: Elisabeth Tønnessen
Ingunn W. Jolma studerer prøver av raud brødmuggsopp. Foto: Elisabeth Tønnessen.
Ingunn W. Jolma studerer prøver av raud brødmuggsopp. Foto: Elisabeth Tønnessen.
Mobilitetsstipend

Stipendbasen

EU/NFR R&D unit

The EU/NFR R&D unit is a joint initiative between the University in Stavanger (UiS), International Research Institute of Stavanger (IRIS), Stavanger Hospital University (SUS) and Stord/Haugesund University College (HSH). The unit will provide services in order to help the owners to realise an increased success towards FP7 and NFR (Research Council Norway).  Read more

Director EU/NFR R&D unit
Troels Jacobsen
Phone: +47 51 83 30 63
Cell phone: +47 907 83 101
Mail: troels.jacobsen@uis.no

Adviser - EU
Kyrre Aas
Phone : +47 51 83 30 36
Cell phone : +47 954 18 650
Mail : kyrre.aas@uis.no

Adviser - NFR
Vibeke Bull
Phone : +47 51 83 30 71
Cell phone : +47 926 37 902
Mail: vibeke.bull@uis.no