DNA-bevægelse forbundet med dets skaderespons, evnen til at reparere sig selv

Et tværfagligt team af forskere fra Indiana University har opdaget, at bevægelsen af ​​kromatin, materialet som DNA er lavet af, kan hjælpe med at lette effektiv reparation af DNA-skader i den menneskelige kerne - et fund, der kan føre til forbedret kræftdiagnose og behandling. Deres resultater blev for nylig offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

DNA-skader sker naturligt i menneskekroppen, og det meste af skaden kan repareres af cellen selv. Men mislykket reparation kan føre til kræft.

"DNA i kernen bevæger sig altid, ikke statisk. Bevægelsen af ​​dets højordenskompleks, kromatin, har en direkte rolle i at påvirke DNA-reparation," sagde Jing Liu, en assisterende professor i fysik ved School of Science ved IUPUI. "I gær viser tidligere forskning, at DNA-skader fremmer kromatinbevægelse, og den høje mobilitet af det letter også DNA-reparationen. Men i menneskelige celler er dette forhold mere kompliceret."

Liu og hans kolleger fandt ud af, at kromatin på stedet for DNA-skade bevæger sig meget hurtigere end dem væk fra DNA-skaden. De fandt også ud af, at kromatinet i cellekerner ikke bevæger sig tilfældigt. Det er en sammenhængende bevægelse, hvor DNA'et bevæger sig som en gruppe over en kort afstand.

Forskerne fandt også beviser for, at DNA-skader kan påvirke DNA'ets gruppebevægelse ved at reducere sammenhængen. Disse resultater indikerer, at kromatinbevægelsen er under stram kontrol, når DNA er beskadiget. Dette er vigtigt for at forhindre det beskadigede DNA fra skadelig kontakt og for at forbedre nøjagtigheden og effektiviteten af ​​DNA-reparation, sagde Liu.

"Vores resultater afslører en grundlæggende rolle af kromatinbevægelsen i DNA-skaderespons og DNA-reparation," sagde Liu. "Disse resultater kan hjælpe med at forstå mekanismen for DNA-reparation i menneskelige celler og kræftinitiering hos mennesker. Praktisk kan vi bruge disse resultater som målinger for lægemiddelresponsen af ​​mange forskellige lægemidler, der bruges til at behandle kræft. Vi kan teste forskellige lægemidler for at se, om kromatinbevægelsen kan modificeres for at forbedre DNA-reparation."

For at udføre denne forskning var Liu og hans kolleger nødt til at udvikle de beregningsværktøjer, der var nødvendige for at analysere enorme mængder data. Med datastørrelser så store som en terabyte i nogle tilfælde arbejdede Liu og hans kolleger sammen med IU's University Information Technology Services for at etablere det skalerbare dataarkiv af meget dynamiske cellebilleder, som centraliserer datalagring, dataoverførsel og databehandling.

I fremtiden håber forskerne at studere enkelte DNA-molekyler, og hvordan de bevæger sig, og hvordan individuelle og gruppedynamikker adskiller sig og ændrer sig som reaktion på DNA-skader. De vil også gerne lære mere om DNA-bevægelse i specifikke gener, der vides at være mere sårbare over for DNA-skader. + Udforsk yderligere

Histonnedbrydning efter DNA-skade forbedrer reparation