Menselijke cellen delen en creëren gedurende het hele leven nieuwe cellen. In dit proces, een gestage, zelfs ritmische aanvoer van DNA-bouwstenen is nodig om nieuw DNA te creëren. Nu zijn onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen de eersten die precies laten zien hoe menselijke cellen dit proces reguleren, zodat het niet faalt en ziekte veroorzaakt. De onderzoekers laten ook zien hoe ze het ritme kunnen manipuleren en suggereren hoe dit in de toekomst kan worden gebruikt om kankercellen te doden. De studie is gepubliceerd in Wetenschap .

Nieuw DNA wordt in menselijke cellen gegenereerd uit kleine bouwstenen, nucleotiden genaamd, die worden geproduceerd door een enzym dat RNR wordt genoemd. Tot nu, we hebben niet volledig begrepen hoe het RNR-ritme en de aanwezigheid van de juiste hoeveelheid nucleotiden precies zijn afgestemd op het tempo van DNA-replicatie.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Faculteit Gezondheid en Medische Wetenschappen van de Universiteit van Kopenhagen hebben de stroom en regulatie van nucleotiden in kaart gebracht. De stroom volgt hetzelfde ritme als de replicatie van DNA - en als dat niet het geval is, de cellen reguleren het proces om de twee op één lijn te brengen.

"We kunnen zien dat deze processen hetzelfde periodieke ritme volgen. We hebben een mechanisme gevonden dat de DNA-replicatie onmiddellijk vertraagt ​​​​wanneer RNR, de nucleotidefabriek, raakt uit dat ritme, maar lang voordat de nucleotidevoorraad kritiek laag wordt, zegt Jiri Lukas Professor en Executive Director bij The Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.

Bouwstenen inhalen

De onderzoeksgroepen onder leiding van professoren Jiri Lukas en Chunaram Choudhary ontdekten dat de cel reageert op zelfs kleine veranderingen in de stroom van nucleotiden. Als de productie hapert, een chemisch signaal bestaande uit reactieve zuurstofsoorten (ROS) verspreidt de boodschap om de DNA-replicatie te vertragen.

Hun onderzoekspaper; vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , meldt dat een dergelijke communicatie tussen de toevoer van nucleotiden en de snelheid van DNA-replicatie mogelijk is dankzij het feit dat alle plaatsen in het menselijk genoom die actief DNA kopiëren, een eiwit bevatten dat PRDX2 wordt genoemd en dat deze chemische waarschuwing detecteert.

Wanneer dit gebeurt, het PRDX2-eiwit maakt een versneller genaamd TIMELESS vrij uit het DNA, en deze release vertraagt ​​het tempo waarmee cellen hun DNA verwerken. Langzamere DNA-replicaties zorgen ervoor dat de productie van nucleotiden de achterstand inhaalt en teruggaat naar hetzelfde ritme met DNA-synthese. Daarom, er zijn bijna altijd genoeg nucleotiden om het DNA op te bouwen, wat op zijn beurt van cruciaal belang is voor het foutloos kopiëren van de gezonde genomen.

Hoge snelheid doodt kanker

Deze bevinding werpt licht op verschillende ziekten, maar is vooral belangrijk in verband met kanker. De onderzoekers laten zien dat ze het chemische signaal kunnen deactiveren dat de cellen waarschuwt voor problemen met de aanmaak van nucleotiden. Onder dergelijke omstandigheden, cellen kunnen het replicatieproces niet vertragen, en de onderzoekers stellen voor dat dit de proliferatie van kankercellen zou belemmeren omdat ze bijzonder kwetsbaar zijn voor een hoge replicatiesnelheid.

"We ontdekten dat kankercellen hun DNA nogal langzaam kopiëren, omdat ze abnormale genomen hebben en replicerend DNA veel obstakels moet overwinnen. Als we hun vermogen om hun genomen langzaam te kopiëren verwijderen, de kankercellen sterven omdat ze niet te veel hobbels op hun DNA-templates aankunnen, " zegt Kumar Somyajit, Post.Doc en eerste auteur van de studie.