Een team onderzoekers van het Francis Crick Institute en de Universiteit van Cambridge heeft ontdekt hoe cellen voorkomen dat per ongeluk schadelijke extra kopieën van DNA worden gemaakt. Het werk zou de weg kunnen vrijmaken voor het begrijpen en behandelen van kankers, evenals bepaalde auto-immuunziekten.

Cellen maken voortdurend kopieën van hun DNA, zodat ze zich vervolgens kunnen delen. Dit vereist het openritsen van de dubbele DNA-helix en het kopiëren van elk van de twee strengen als sjabloon voor nieuw DNA. De kopieën worden vervolgens zorgvuldig proefgelezen om kopieerfouten op te sporen. Ondanks al deze zorg wordt een stukje DNA echter zeer zelden per ongeluk twee keer gekopieerd, waardoor een extrachromosomaal DNA-fragment (ecDNA) ontstaat.

Cellen hebben manieren om deze extra kopieën af te breken zodra ze zich hebben gevormd, maar als ze niet snel genoeg worden afgebroken, kunnen ze grote schade aanrichten. In 2013 toonde het team van Francis Crick aan dat ecDNA's weer in het chromosomaal DNA kunnen worden gehecht, waardoor deleties en herschikkingen kunnen ontstaan ​​die kunnen bijdragen aan kanker en auto-immuunziekten.

De onderzoekers ontdekten dat de eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het initiëren van het kopiëren van het DNA, de zogenaamde helicasen, ook de eerste controle bieden op de vorming van ecDNA. De helicasen kunnen zien of het DNA al is uitgepakt en dus niet gekopieerd mag worden, bijvoorbeeld als het DNA al twee keer per ongeluk is gekopieerd.

Het team toonde aan dat de helicasen een kleine chemische modificatie dragen, een methylgroep genaamd, die hen ervan weerhoudt het kopiëren van het DNA te initiëren als het DNA al open is. Als dit niet lukt en het kopiëren wel begint, binden andere eiwitten zich aan de uiteinden van het DNA en rekruteren ze snel enzymen om het te vernietigen.

De bevindingen helpen licht te werpen op sommige ziekten die worden veroorzaakt door mutaties in de helicasen. Mutaties die de methylgroep verwijderen, worden bijvoorbeeld in verband gebracht met vroegtijdige veroudering, terwijl mutaties die binding aan de uiteinden van het DNA voorkomen, betrokken zijn bij kanker en auto-immuunziekten.

Verder onderzoek zal nagaan of de eiwitten die betrokken zijn bij het detecteren en vernietigen van ecDNA's kunnen worden ingezet om nieuwe therapieën voor kanker en auto-immuunziekten te ontwikkelen.

Het onderzoek werd gefinancierd door het Francis Crick Institute, Cancer Research UK, het Wellcome Sanger Institute en de Medical Research Council.