Naukowcy odkryli nowy mechanizm naprawy DNA komórek :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Naukowcy wyjaśniają naturę kłopotów z pamięcią występujących w demencji

Najszczęśliwsi naukowcy pracują w Danii, wg pierwszego sondażu karier czasopisma Nature

Zdaniem naukowców leczenie przeciwretrowirusowe HIV lepiej zacząć wcześniej niż później

Naukowcy odkryli powiązanie między migracją komórek a przerzutami raka

Naukowcy odkryli powiązanie między otyłością a rakiem piersi

Międzynarodowy zespół naukowców odkrył nowy proces samonaprawy DNA, który nie tylko chroni genom, ale również zapobiega rozwojowi nowotworu. Opublikowane w czasopiśmie Nature odkrycia pokazują, w jaki sposób elementy ze znanych mechanizmów łączą się z niepowiązaną drugą metodą, której wkład w naprawę DNA był wcześniej nieznany.

Odkrycia stanowią dorobek finansowanego ze środków unijnych projektu CHEMORES (Mechanizmy molekularne leżące u podstaw oporności na chemioterapię, niepowodzenia, skuteczności i toksyczności terapii), którego celem jest doskonalenie leczenia nowotworów poprzez uzyskanie pogłębionej wiedzy na temat mechanizmów oporności na chemioterapię. Projekt CHEMORES został sfinansowany na kwotę 8,71 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR).

Zdaniem autorów, alkilotransferazy (ATL) kontrolują nowy mechanizm naprawy DNA. Budowa i funkcja białek ATL pozostawała tajemnicą, a naukowcy odkryli je wcześniej jedynie w drożdżach i bakteriach. Białka ATL występują również w ukwiale, organizmie wielokomórkowym - jak informują naukowcy. Dlatego, jeśli chodzi o aktywność naprawczą, to białko lub jego kuzyni może występować u innych gatunków, takich jak ludzie - dodali.

"Odkryliśmy powiązanie między znanymi procesami naprawy DNA, o którym ludzie nie wiedzieli" - wyjaśnia profesor John Tainer z Instytutu Biologii Chemicznej Skaggs przy Instytucie Badawczym Scripps w USA, który kierował badaniami. "To zmienia postać rzeczy i wskazuje nam ważnym element do poszukiwania w nowotworach odpornych na chemioterapię."

Zewnętrzne źródła, w tym światło i promieniowanie ultrafioletowe (UV) niszczą DNA komórki, podobnie jak stała aktywność wewnątrz komórki. Naukowcy powiedzieli, że większość szkód wpływa na zasady w DNA tj. adeninę, cytozynę, guaninę i tyminę, które łączą się w pary wewnątrz podwójnej helisy DNA (adenina z tyminą, a cytozyna z guaniną).

Zdaniem naukowców można wykorzystać różne metody do chemicznego zmodyfikowania tych zasad. Alkilowanie jest jedną z nich, gdzie grupa alkilowa (lub addukt) jest przenoszona do guaniny. W następstwie tego wiązanie wodorowe łączące cytozynę i guaninę zostaje usunięte, skutecznie zwiększając szansę na wstawienie tyminy naprzeciwko guaniny w czasie replikacji DNA.

Zmutowany gen pojawia się, kiedy DNA replikuje się z tym błędem "przejścia", co z kolei zmienia informację i może prowadzić do szkodliwych następstw, w tym do nowotworu i śmierci komórek. Przykładem jest dym tytoniowy, który przylega do guaniny. Wówczas do akcji włącza się mechanizm naprawczy DNA.

Proces naprawy DNA usuwający toksyczne "uszkodzenia" nazywa się "naprawą przez wycinanie zasady", w której - jak wykazały badania - wykorzystywana jest alkilotransferaza 06-alkilguaniny (AGT) do usunięcia grupy alkilowej przed replikacją DNA. Według naukowców białko wkłada wówczas "chemiczny palec" do wnętrza DNA, aby "prztyknąć" uszkodzoną guaninę i wyrzucić ją ze struktury helisy DNA, co powoduje odsłonięcie jej adduktu i umożliwia przeniesienie go z guaniny do części jej struktury białkowej. Guanina zostaje naprawiona i łączy się ponownie z cytozyną potrójnym wiązaniem wodorowym.

Naukowcy stwierdzili, że podczas gdy uznaje się, że AGT działa sama, naprawa z wycięciem nukleotydu (NER) wykorzystuje wiele białek w swojej ścieżce. Naprawa jest przeprowadzana, kiedy pokaźnych rozmiarów addukty przywarte do zasad zmieniają szlachetny kształt helisy DNA. Grupa białek wkracza do akcji i usuwa fragment zasad, w tym addukt, następnie dołącza się polimeraza DNA (enzym, który katalizuje tworzenie nowego DNA z istniejącego łańcucha DNA), która wypełnia fragment i dodaje prawidłową zasadę.

"Zasada prztyknięta przez białka ATL działa jak włącznik aktywujący ścieżkę NER, która usuwa wówczas addukt alkilowy z guaniny" - mówi naczelna autorka Julie Tubbs z Instytutu Badawczego Scripps. "Jesteśmy zatem przekonani, że białka ATL działają niczym most łączący dwie ścieżki naprawy DNA - z wycięciem zasady oraz z wycięciem nukleotydu (NER)" - dodaje. "To zaskakująco ogólny mechanizm, kanalizujący konkretne uszkodzenie zasady w ogólną ścieżkę NER."

W badaniach udział wzięli również naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze i Uniwersytetu w Newcastle-upon-Tyne w Wlk. Brytanii.

Źródło: CORDIS

Więcej informacji:

Nature:
http://www.nature.com/nature

CHEMORES:
http://www.chemores.org

Źródło danych: Instytut Badawczy Scripps; Nature
Referencje dokumentu: Tubbs, J.L., et al. (2009) Flipping of alkylated DNA damage bridges base and nucleotide excision repair. Nature 459:808-13. DOI: 10.1038/nature08076.

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Naprawa przez wycinanie zasady (BER - ang. base excision repair) - mechanizm naprawy DNA w komórkach mający na celu usuwanie uszkodzeń pojedynczych zasad DNA podczas replikacji DNA. Naprawa błędów jest konieczna, aby uniknąć wprowadzania mutacji podczas replikacji. pełny tekst

Naprawa przez wycięcie nukleotydu (ang. nucleotide excision repair, NER) mechanizm naprawy DNA w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych mający na celu usuwanie uszkodzeń DNA spowodowanych czynnikami chemicznymi lub fizycznymi, takimi jak promieniowanie UV. pełny tekst

Nature jedno z najstarszych i najbardziej prestiżowych . Aktualnie wydawcą Nature jest firma Nature Publishing Group, należąca do brytyjskiego wydawnictwa Macmillan Publishers. Oprócz Nature wydaje ona także miesięczniki naukowe, prowadzi serwis internetowy news@nature.com oraz serwis rekrutacyjny Nature Jobs. pełny tekst

Fotoliaza enzym wiążący komplementarne nici DNA i rozbijający dimery pirymidynowe, które zazwyczaj powstają wskutek ekspozycji na promieniowanie ultrafioletowe. Dimery pirymidynowe powstają, gdy para tymin lub cytozyn tej samej nici DNA połączy się ze sobą, tworząc zniekształcenie struktury podwójnej helisy w miejscu uszkodzenia. Fotoliaza wykazuje wysokie powinowactwo do tych zmienionych fragmentów DNA i odwracalnie wiąże zmienioną cząsteczkę DNA, a następnie rozbija dimer wykorzystując zaabsorbowaną energię świetlną. Fotoliazy jako enzymy naprawy DNA działają, gdy na komórkę pada promieniowanie świetlne (preferencyjnie niebieska i fioletowa część pasma). Ten proces naprawy nazywany jest fotoreaktywacją. pełny tekst

MUTYH (E. coli MutY homolog) gen kodujący glikozylazę DNA zaangażowaną w proces naprawy uszkodzeń oksydacyjnych DNA. Ten typ naprawy określa się jako naprawę przez wycinanie zasady. Białko MUTYH lokalizuje się w jądrze komórkowym i mitochondriach. Gen MUTYH znajduje się w locus 1p34.3-32.1. pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".