Nucleotide-excisieherstel (NER) is een belangrijk geconserveerd DNA-herstelpad, dat verschillende soorten schade in het genoom herstelt, zoals die veroorzaakt door ultraviolet licht en omgevingsfactoren. Disfunctie in deze route kan schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Personen met defecten in NER lijden bijvoorbeeld aan xeroderma pigmentosum, een ziekte die wordt gekenmerkt door een extreme aanleg voor door zonlicht veroorzaakte huidkanker als gevolg van een onvermogen om door UV-straling beschadigd DNA te repareren.

Hoewel NER dus kankervorming tegengaat, is het ook belangrijk voor antitumortherapie. Veel antitumormiddelen, zoals cisplatine, veroorzaken schade aan DNA die door NER kan worden gerepareerd. In deze context is NER een interessant doelwit voor geneesmiddelen om de resultaten van kankertherapie te verbeteren. Op moleculair niveau is NER een zeer complexe en dynamische moleculaire machine, waarbij meer dan 30 eiwitten betrokken zijn die zich bij DNA-laesies verzamelen om de schade weg te snijden en te vervangen door intact DNA. Dit proces wordt geleid door eiwit-eiwit- en eiwit-DNA-interacties.

Een team van onderzoekers onder leiding van de Associate Director Orlando D. Schärer en afgestudeerde student Kim Mihyun van het Center for Genomic Integrity binnen het Institute for Basic Science, Zuid-Korea, hebben deze interacties onderzocht. Het team ontdekte dat twee belangrijke eiwitten in NER, namelijk xeroderma pigmentosum eiwit A (XPA) en replicatie eiwit A (RPA) eiwitten, nodig zijn voor het organiseren van het pre-incisiecomplex in NER.

De twee eiwitten XPA en RPA zijn verantwoordelijk voor de organisatie van het NER-complex nadat het de schade in het DNA heeft gevonden. De huidige studie vergeleek mutante varianten van deze twee eiwitten om te onderzoeken hoe de twee eiwitten een cruciale interactie aangaan voor de NER-route. In het bijzonder werd ontdekt dat twee interactie-interfaces tussen XPA en RPA van cruciaal belang zijn voor NER en verschillende rollen in de route hebben. De interactie van XPA met RPA32 is cruciaal voor de initiële associatie van XPA met DNA-schade, terwijl de interactie tussen XPA en RPA70 belangrijk is voor de voltooiing van NER.

Integratieve structurele studies van een XPA-RPA-DNA-complex onthulden hoe de interacties van de twee eiwitten het NER-complex vormen en excisie van de schade veroorzaken. De interactie van XPA en RPA32 vindt plaats aan de periferie van het complex, waar het de initiële assemblage van de eiwitten op de plaats van beschadiging vergemakkelijkt. De interactie tussen XPA en RPA70 bevindt zich in het hart van het NER-complex en dwingt het DNA in een U-vorm. Hierdoor kunnen de twee ss/dsDNA-juncties dicht bij elkaar worden gelokaliseerd, waardoor het NER-complex het DNA kan insnijden om de schade te verwijderen.

Schärer verklaarde dat hun "onderzoek een verrassend nieuw model van het NER-complex onthulde en hoe de interactie tussen XPA en RPA de architectuur ervan vormgeeft. Verstoring van de interactie tussen XPA en RPA remt NER, en onze studie biedt een blauwdruk voor hoe deze interactie kan worden gericht op kleine moleculen om kankertherapie te verbeteren. We blijven vervolgonderzoek uitvoeren samen met onze langdurige medewerker aan dit project, prof. Walter Chazin van de Vanderbilt University."

Dit onderzoek is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences . + Verder verkennen

Moleculaire tags onthullen hoe beschadigde lysosomen worden geselecteerd en gemarkeerd voor verwijdering