Forskere opnår en ny forståelse af reparationsprocessen for nukleotidudskæring

Nukleotidudskæringsreparation (NER) er en vigtig konserveret DNA-reparationsvej, som reparerer forskellige typer skader i genomet, såsom dem, der induceres af ultraviolet lys og miljømæssige midler. Dysfunktion i denne vej kan være skadelig for menneskers sundhed. For eksempel lider personer med defekter i NER af xeroderma pigmentosum, en sygdom karakteriseret ved en ekstrem disposition til sollys-induceret hudkræft på grund af manglende evne til at reparere UV-beskadiget DNA.

Mens NER således modvirker kræftdannelse, er det også vigtigt for antitumorbehandling. Mange antitumormidler, såsom cisplatin, inducerer skade på DNA, som kan repareres af NER. I denne sammenhæng er NER et lægemiddelmål af interesse for at forbedre kræftbehandlingsresultater. På molekylært niveau er NER en meget kompleks og dynamisk molekylær maskine, der involverer over 30 proteiner, der samles ved DNA-læsioner for at udskære skaden og erstatte den med intakt DNA. Denne proces er styret af protein-protein- og protein-DNA-interaktioner.

Et team af forskere ledet af Associate Director Orlando D. Schärer og kandidatstuderende Kim Mihyun fra Center for Genomic Integrity i Institute for Basic Science, Sydkorea, udforskede disse interaktioner. Holdet fandt ud af, at to nøgleproteiner i NER, nemlig xeroderma pigmentosum protein A (XPA) og replikationsprotein A (RPA) proteiner, er nødvendige for at organisere præ-incisionskomplekset i NER.

De to proteiner XPA og RPA er ansvarlige for organiseringen af ​​NER-komplekset, efter at det har fundet skaden i DNA. Den nuværende undersøgelse sammenlignede mutante varianter af disse to proteiner for at undersøge, hvordan de to proteiner engagerer sig i en afgørende interaktion for NER-vejen. Specifikt blev det opdaget, at to interaktionsgrænseflader mellem XPA og RPA er kritiske for NER og har forskellige roller i forløbet. Interaktionen mellem XPA og RPA32 er afgørende for den indledende association mellem XPA og DNA-skade, hvorimod interaktionen mellem XPA og RPA70 er vigtig for fuldførelsen af ​​NER.

Integrative strukturelle undersøgelser af et XPA-RPA-DNA-kompleks afslørede, hvordan interaktionerne mellem de to proteiner former NER-komplekset og udløser udskæring af skaden. Interaktionen mellem XPA og RPA32 sker i periferien af ​​komplekset, hvor den letter den indledende samling af proteinerne på skadestedet. Interaktionen mellem XPA og RPA70 er placeret i hjertet af NER-komplekset og tvinger DNA'et til en U-form. Dette gør det muligt for de to ss/dsDNA-forbindelser at blive lokaliseret i umiddelbar nærhed, hvilket gør det muligt for NER-komplekset at incise DNA'et for at fjerne skaden.

Schärer udtalte, at deres "undersøgelse afslørede en overraskende ny model af NER-komplekset, og hvordan interaktionen mellem XPA og RPA former dets arkitektur. Afbrydelse af interaktionen mellem XPA og RPA hæmmer NER, og vores undersøgelse giver en blueprint for, hvordan denne interaktion kan være målrettet af små molekyler for at forbedre kræftbehandlingen. Vi fortsætter med at forfølge opfølgende forskning sammen med vores langsigtede samarbejdspartner på dette projekt, prof. Walter Chazin ved Vanderbilt University."

Denne forskning blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences . + Udforsk yderligere

Molekylær tags afslører, hvordan beskadigede lysosomer udvælges og markeres til clearance