Forskere udnytter rytmen af ​​DNA -replikation til at dræbe kræftceller

Menneskelige celler deler sig og skaber nye celler gennem livet. I denne proces, en stabil - endda rytmisk - tilførsel af DNA -byggesten er nødvendig for at skabe nyt DNA. Nu er forskere fra Københavns Universitet de første til at vise præcis, hvordan menneskelige celler regulerer denne proces, så den ikke svigter og forårsager sygdom. Forskerne viser også, hvordan de kan manipulere rytmen og foreslår, hvordan dette i fremtiden kan bruges til at dræbe kræftceller. Undersøgelsen er offentliggjort i Videnskab .

Nyt DNA genereres i humane celler fra små byggesten kaldet nukleotider produceret af et enzym kaldet RNR. Indtil nu, vi har ikke fuldt ud forstået, hvordan nøjagtigt RNR -rytmen og tilstedeværelsen af ​​den rigtige mængde nukleotider er i overensstemmelse med tempoet i DNA -replikation.

Nu, forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet har kortlagt flowet og reguleringen af ​​nukleotider. Flowet følger den samme rytme som replikation af DNA gør - og når det ikke gør det, cellerne regulerer processen for at tilpasse de to.

"Vi kan se, at disse processer følger den samme periodiske rytme. Vi fandt en mekanisme, der øjeblikkeligt bremser DNA-replikation, når RNR, nukleotidfabrikken, kommer ud af den rytme, men i god tid før nukleotidforsyningen bliver kritisk lav, siger Jiri Lukas professor og administrerende direktør ved Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.

Byggesten indhenter

Forskningsgrupperne ledet af professorerne Jiri Lukas og Chunaram Choudhary fandt ud af, at cellen reagerer på selv små ændringer i strømmen af ​​nukleotider. Hvis produktionen vakler, et kemisk signal bestående af reaktive iltarter (ROS) spreder budskabet for at bremse DNA -replikationen.

Deres forskningspapir; offentliggjort i dag i tidsskriftet Videnskab , rapporterer, at sådan kommunikation mellem nukleotidforsyning og DNA -replikationshastighed er mulig takket være det faktum, at alle steder i humant genom, der aktivt kopierer DNA, indeholder et protein kaldet PRDX2, der registrerer denne kemiske alarm.

Når dette sker, PRDX2 -proteinet frigiver en accelerator kaldet TIMELESS fra DNA'et, og denne frigivelse bremser det tempo, hvormed cellen klarer deres DNA. Langsommere DNA -replikationer giver mulighed for, at produktionen af ​​nukleotider kan indhente og vende tilbage til den samme rytme med DNA -syntese. På grund af dette, der er næsten altid nok nukleotider til at bygge DNA'et, hvilket igen er kritisk vigtigt for kopiering af de sunde genomer uden fejl.

Høj hastighed dræber kræft

Dette fund belyser flere sygdomme, men er især vigtig i forhold til kræft. Forskerne viser, at de kan deaktivere det kemiske signal, der advarer cellerne om problemer med nukleotidproduktion. Under sådanne forhold, celler kan ikke bremse replikationsprocessen, og forskerne foreslår, at dette ville hæmme spredning af kræftceller, fordi de er særligt sårbare over for en høj replikationshastighed.

"Vi fandt ud af, at kræftceller kopierer deres DNA temmelig langsomt, fordi de har unormale genomer og replikerende DNA skal overvinde mange forhindringer. Når vi fjerner deres evne til at kopiere deres genomer langsomt, kræftcellerne dør, fordi de ikke kan klare for mange stød på deres DNA -skabeloner, "siger Kumar Somyajit, Post.Doc og første forfatter af undersøgelsen.