Die DNA-Ambulanz-Entdeckung könnte Aufschluss über die Entstehung von Krebs geben

Forscher haben aufgezeigt, wie stark geschädigte DNA innerhalb einer Zelle zu einer Reparaturstelle transportiert wird - eine Entdeckung, die weitere Erklärungen für die Entstehung von Krebs liefern könnte.
Die DNA-Ambulanz ist dafür verantwortlich, DNA, die einen Doppelstrangbruch erlitten hat, an eine bestimmte Stelle in der zu reparierenden Zelle zu transportieren.

"Wissenschaftler wussten, dass schwer verletzte DNA in spezialisierte" Krankenhäuser "in der zu reparierenden Zelle gebracht wurde, aber das große Rätsel war, wie sie dorthin gelangt war", erklärt der Studienautor Karim Mikhail, Professor an der Abteilung für Laboratoriumsmedizin und Pathobiologie am Universität von Toronto.

"Wir haben jetzt den DNA-Krankenwagen und die Straße entdeckt, die er braucht."

Zell-DNA wird oft als Teil der normalen Prozesse der Zelle beschädigt, wobei Nebenprodukte dieser Prozesse, wie reaktiver Sauerstoff, häufig für Schäden verantwortlich sind, einschließlich des Brechens von DNA-Strängen oder der Bildung von störenden Läsionen.

Wenn ein Chromosom einen Doppelstrangbruch erleidet, kann es sich nicht richtig replizieren. Nachdem die DNA auf diese Weise beschädigt wurde, wird sie zur Reparatur in einen Bereich in der Zelle, der als Kernporenkomplex bekannt ist, gebracht, wodurch die DNA stabilisiert und erneut repliziert werden kann.

Die Forscher der Universität von Toronto wurden von Daniel Durocher, dem Leiter des Forschungsinstituts Lunenfeld-Tanenbaum am Mount Sinai, unterstützt. Mit seiner Hilfe verfolgte das Team mithilfe moderner Mikroskopie die Bewegung beschädigter DNA in lebenden Hefezellen.

Sie entdeckten, dass der Kinesin-14-Motorproteinkomplex die Wechselwirkungen zwischen Doppelstrangbrüchen und Kernporenkomplexen vermittelt, um sicherzustellen, dass Zellen über einen DNA-Reparaturprozess überleben.

Die Forscher stellten jedoch während ihrer Studie fest, dass dieser Reparaturprozess fehleranfällig ist. Entscheidend ist, dass, wenn die DNA ungenau repariert wird, die darin enthaltenen Anweisungen für die genetische Information unregelmäßig sind.

"Dieser Prozess erlaubt Zellen, eine Verletzung zu überleben, aber zu einem hohen Preis", erklärt Mekhail. "Die Zelle hat ein kompromittiertes Genom, aber es ist stabil und kann repliziert werden, und das ist normalerweise ein Rezept für eine Katastrophe."

Es kann weitere 'Krankenwagen' geben, die entdeckt werden können

Nach Durocher, wenn Chromosomen nach einer schweren Pause falsch repariert werden, tritt häufig Krebs auf. "Diese Arbeit lehrt uns, dass der Ort des Bruches im Zellkern einen großen Einfluss auf die Effizienz der Reparatur hat", fügt er hinzu.

Nach dieser Entdeckung versucht das Team nun, so genannte DNA-Ambulanzen zu finden, von denen sie sagen, dass sie zur Identifizierung von Angriffspunkten für eine neue Familie von Krebsmedikamenten führen könnten.

"Wissenschaftler haben lange nach diesem DNA-Krankenwagen gesucht und jetzt vermuten wir, dass es mehr als einen gibt", sagt Mekhail. "Es ist aufregend, weil es ein ganz neues Forschungsgebiet ist."

Ihre Ergebnisse könnten auch zu weiteren Entdeckungen führen, die sich auf eine Vielzahl unterschiedlicher Bedingungen beziehen.

"Die Prozesse, die wir untersuchen, sind grundlegend für das grundlegende Überleben einer Zelle", sagt Erstautor Daniel Chung, ein Doktorand in Toronto. "Fast jeder Aspekt der Krankheit kann mit Problemen mit der DNA zusammenhängen."

Chungs und seine Kollegen Studie, veröffentlicht in Naturkommunikationen, ist nicht der einzige, der kürzlich veröffentlicht wurde und neue Informationen über die DNA-Reparatur veröffentlicht. Früher in diesem Monat, Medizinische Nachrichten heute berichteten über eine Untersuchung eines Mechanismus, der zur Reparatur von bisher als unzugänglich angesehenen Einzelstrangbrüchen eingesetzt wurde.

In der Studie beschreiben Forscher, wie ein bestimmtes Enzym Einzelstrangbrüche wahrnimmt, indem es entlang einer DNA-Spule "reitet" und fast wie ein Korrektor wirkt, indem es Reaktionen auslöst, wenn es einen Bruch gibt, der zu Reparaturen führt.

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