Forskere udnytter rytmen i DNA-replikation til at dræbe kræftceller – Københavns Universitet

sund.ku.dk > Nyheder > 2017 > Forskere udnytter rytm...

10. november 2017

Forskere udnytter rytmen i DNA-replikation til at dræbe kræftceller

Kræft

Menneskets celler deler sig og laver nye celler hele livet. Den proces kræver et regelmæssigt – næsten rytmisk – flow af DNA-byggesten. Forskere fra Københavns Universitet har nu som de første vist, præcis hvordan menneskets celler regulerer den proces, så den ikke fejler og leder til sygdom. Forskerne har også vist, hvordan rytmen kan påvirkes med henblik på at dræbe kræftceller. Studiet er udgivet i det prestigefulde tidsskrift Science.

I cellerne findes nogle bittesmå byggesten kaldet nukleotider, som er produceret af et enzym kaldet RNR – det er dem, der producerer nyt DNA. Hidtil har forskerne ikke kendt det præcise forhold mellem henholdsvis RNR-rytmen og tilstedeværelsen af den rigtige mængde nukleotider og det tempo, hvormed DNA reproduceres.

Nu har forskere fra Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet på Københavns Universitet kortlagt tilførslen og reguleringen af nukleotider. Tilførslen følger normalt samme rytme som replikationen af DNA – og når det ikke er tilfældet, sørger cellerne for at regulere processen.

”Vi kan se, at de her processer følger samme periodiske rytme. Vi har opdaget en mekanisme, der med det samme bremser DNA-replikationsprocessen, når RNR – den fabrik, der producerer nukleotider – er ude af takt og det i god tid, før mængden af nukleotider bliver kritisk lav,” siger professor Jiri Lukas, der er direktør for Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.

Byggesten indhenter DNA-replikationsprocessen
Forskergruppen, som ledes af professor Jiri Lukas og Chuna Ram Choudhary, har fundet ud af, at cellerne reagerer på selv helt små ændringer i tilførslen af nukleotider. Hvis produktionen af nukleotider bremses, sørger et kemisk signal bestående af frie radikaler (ROS) for at videregive beskeden, så DNA-replikationsprocessen også sænker tempoet.


DNA-replikation

DNA-replikation er den process, hvormed DNA – den kemiske bærer af vores genetiske data – kopieres.

Hver gang en celle deler sig og bliver til to identiske datterceller, skal DNA’et kopieres med høj nøjagtighed.

Enhver fejl i den process kan føre til uigenkaldelige ændringer i den genetiske data, og de ændringer kan lede til sygdom

Ifølge deres forskningsartikel, som udkommer i tidsskriftet Science i dag, er kommunikationen mellem tilførslen af nukleotider og hastigheden af DNA-replikationsprocessen mulig, fordi alle de dele af menneskets genom, der aktivt kopierer DNA, indeholder proteinet PRDX2, som opfanger det kemiske advarselssignal.

Når det sker, udsender PRDX2-proteinet en accelerator kaldet TIMELESS fra DNA’et, og det sænker den hastighed, hvormed cellerne kopierer DNA. Det gør det muligt for produktionen af nukleotider at indhente DNA-replikationsprocessen og genetablere rytmen. Derfor er der næsten altid nok nukleotider til at bygge nyt DNA, hvilket er afgørende for kroppens evne til at kopiere det raske genom uden fejl.

Fart dræber ... kræft
Forskernes fund kaster lys over en række sygdomme, men er særligt vigtigt i forhold til kræft. Forskerne har vist, hvordan de kan deaktivere det kemiske signal, der gør cellerne opmærksomme på problemer med produktionen af nukleotider. I de tilfælde kan cellerne bremse replikationsprocessen, og ifølge forskerne kan det forhindre, at kræftceller opstår, fordi de er særligt sårbare over for høj fart i replikationsprocessen.

”Vi har opdaget, at kræftceller er forholdsvis langsomme til at kopiere deres DNA, fordi de består af abnorme genomer, og replikationsprocessen involverer en række forhindringer. Når vi fjerner kræftcellers evne til at kopiere genomet langsommere, dør de, fordi de ikke er i stand til at overkomme de mange forhindringer i DNA-skabelonen,” forklarer postdoc Kumar Somyajit, som er førsteforfatter til artiklen.

Forskerne undersøger lige nu relevansen af deres observationer i forhold til en række stofskiftesygdomme.

Studiet er støttet af Novo Nordisk Fonden.

Læs hele studiet: “Redox-sensitive alteration of replisome architecture safeguards genome integrity”

Kontaktinformation: 
Professor Jiri Lukas
Tlf.  +45 23 26 82 70
jiri.lukas@cpr.ku.dk

Postdoc Kumar Somyajit
Tlf. +45 35 33 36 15
kr.somyajit@cpr.ku.dk

Kommunikationsmedarbejder Mathias Traczyk
Tlf. +45 93 56 58 35
mathias.traczyk@sund.ku.dk