Een multidisciplinair team van onderzoekers van de Indiana University heeft ontdekt dat de beweging van chromatine, het materiaal waaruit DNA is gemaakt, kan helpen bij het effectief herstel van DNA-schade in de menselijke kern - een bevinding die zou kunnen leiden tot een betere diagnose en behandeling van kanker. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences .

DNA-schade komt van nature voor in het menselijk lichaam en de meeste schade kan door de cel zelf worden hersteld. Een mislukte reparatie kan echter tot kanker leiden.

"DNA in de kern is altijd in beweging, niet statisch. De beweging van het hoge-orde-complex, chromatine, speelt een directe rol bij het beïnvloeden van DNA-herstel", zegt Jing Liu, een assistent-professor natuurkunde aan de School of Science van IUPUI. "In gist blijkt uit eerder onderzoek dat DNA-schade de beweging van chromatine bevordert, en de hoge mobiliteit ervan vergemakkelijkt ook het DNA-herstel. In menselijke cellen is deze relatie echter gecompliceerder."

Liu en zijn collega's ontdekten dat chromatine op de plaats van DNA-schade veel sneller beweegt dan die weg van de DNA-schade. Ze ontdekten ook dat het chromatine in celkernen niet willekeurig beweegt. Het is een coherente beweging, waarbij het DNA als groep over een korte afstand beweegt.

De onderzoekers vonden ook aanwijzingen dat DNA-schade de groepsbeweging van het DNA kan beïnvloeden door de samenhang te verminderen. Deze bevindingen geven aan dat de chromatinebeweging onder strikte controle staat wanneer DNA wordt beschadigd. Dit is belangrijk om te voorkomen dat het beschadigde DNA schadelijk in contact komt en om de nauwkeurigheid en werkzaamheid van DNA-reparatie te verbeteren, zei Liu.

"Onze bevindingen onthullen een fundamentele rol van de chromatinebeweging in de reactie op DNA-schade en DNA-herstel," zei Liu. "Deze bevindingen kunnen helpen om het mechanisme van DNA-herstel in menselijke cellen en het ontstaan ​​van kanker bij mensen te begrijpen. In de praktijk kunnen we deze bevindingen gebruiken als maatstaven voor de medicijnrespons van veel verschillende medicijnen die worden gebruikt om kanker te behandelen. We kunnen verschillende medicijnen testen om kijk of de chromatinebeweging kan worden aangepast om DNA-herstel te verbeteren."

Om dit onderzoek uit te voeren, moesten Liu en zijn collega's de rekenhulpmiddelen ontwikkelen die nodig zijn voor het analyseren van enorme hoeveelheden gegevens. Met in sommige gevallen gegevensgroottes zo groot als een terabyte, werkten Liu en zijn collega's samen met IU's University Information Technology Services om het schaalbare gegevensarchief van zeer dynamische celafbeeldingen op te zetten, dat gegevensopslag, gegevensoverdracht en gegevensverwerking centraliseert.

In de toekomst hopen de onderzoekers afzonderlijke DNA-moleculen te bestuderen en hoe ze bewegen, en hoe individuele en groepsdynamiek verschillen en veranderen als reactie op DNA-schade. Ze willen ook meer weten over DNA-beweging in specifieke genen waarvan bekend is dat ze kwetsbaarder zijn voor DNA-schade. + Verder verkennen

Histonafbraak na DNA-schade verbetert herstel