Ontdekking van DNA-reparatie kan biotechnologie verbeteren (met video)

02 maart 2023 (Nanowerk Nieuws) Een team van onderzoekers van het College of Veterinary Medicine van de Michigan State University heeft een ontdekking gedaan die implicaties kan hebben voor therapeutische genbewerkingsstrategieën, kankerdiagnostiek en -therapieën en andere vorderingen in de biotechnologie. Kathy Meek, een professor aan het College of Veterinary Medicine, en medewerkers van de Universiteit van Cambridge en de National Institutes of Health hebben een voorheen onbekend aspect ontdekt van hoe dubbelstrengige DNA-breuken worden gerepareerd. Een groot eiwitkinase genaamd DNA-PK start het DNA-herstelproces; in hun nieuwe rapport worden twee verschillende DNA-PK-eiwitcomplexen gekarakteriseerd, die elk een specifieke rol spelen bij DNA-herstel die niet door de ander kan worden aangenomen. "Ik krijg er nog steeds koude rillingen van", zegt Meek. "Ik denk niet dat iemand dit had voorspeld." De bevindingen van Meek worden gepubliceerd in Molecular Cell ("Twee verschillende synaptische complexen met een groot bereik bevorderen verschillende aspecten van eindverwerking voorafgaand aan reparatie van DNA-breuken door niet-homologe eindverbinding"), een high-impact tijdschrift dat cellulaire kernprocessen behandelt, zoals DNA-reparatie.

[Ingesloten inhoud]

Hoe dubbelstrengige DNA-breuken worden gerepareerd

DNA, de blauwdruk van het leven, heeft de vorm van een helix; DNA is echter verrassend gemakkelijk te beschadigen. Ultraviolet licht bijvoorbeeld en veel kankertherapieën, waaronder ioniserende straling en andere specifieke medicijnen, kunnen allemaal schade aan het DNA veroorzaken. Soms breekt slechts één van de twee strengen. Omdat het DNA nog steeds bij elkaar wordt gehouden door de tweede streng, kunnen cellen het DNA vrij gemakkelijk repareren - de cellen kopiëren gewoon de informatie van de tweede streng. Het is moeilijker voor cellen om DNA-schade te herstellen wanneer beide strengen gebroken zijn. Informatie in de vorm van nucleotiden kan verloren gaan en moet weer worden toegevoegd voordat de DNA-uiteinden weer worden samengevoegd. Als een cel meerdere dubbelstrengige DNA-breuken heeft, kunnen de DNA-uiteinden worden samengevoegd met de verkeerde partner. Dit type fout wordt vaak geassocieerd met veel soorten kanker. Dubbelstrengige breuken kunnen ook moeilijker te repareren zijn als DNA-beschadigende middelen chemische modificaties aan de DNA-uiteinden veroorzaken. Beschadigde DNA-uiteinden worden vaak "vuile" uiteinden genoemd. DNA-PK kan op twee manieren helpen bij het repareren van dubbelstrengige DNA-breuken. Voor pauzes met ontbrekende informatie kan het zich richten op enzymen die ontbrekende nucleotiden kunnen invullen - een soort naald en draad die het DNA weer aan elkaar hecht. Voor "vuile" uiteinden rekruteert DNA-PK enzymen die het beschadigde DNA kunnen afsnijden, zodat de uiteinden weer kunnen worden samengevoegd. Zoveel was al bekend, maar een belangrijke vraag bleef onbeantwoord in de wetenschappelijke literatuur - tot nu toe: hoe weet DNA-PK of uiteinden moeten worden opgevuld of afgesneden bij een dubbelstrengige breuk?

Ontdekking van twee DNA-PK-complexen: invullen en afsnijden

Het team van Meek en hun medewerkers publiceerden eerder structurele studies die twee verschillende DNA-PK-complexen onthulden, dimeren genoemd. Hoewel veel moleculair genetici al vermoedden dat DNA-PK helpt om DNA-uiteinden bij elkaar te houden tijdens het proces van opnieuw samenvoegen, vroegen velen zich af waarom er twee dimeren zouden zijn in plaats van slechts één. In hun nieuwe studie ontdekten Meek en haar medewerkers dat de twee verschillende DNA-PK-dimeren verschillende functies hebben; het ene complex rekruteert enzymen die verloren informatie aanvullen, terwijl het andere snijdende enzymen activeert die "vuile" uiteinden verwijderen. Het team ontdekte ook dat de doeltreffendheid van herstel afhangt van het evenwicht tussen de twee dimeren.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62490.php