Biochemiker haben festgelegt, wie ein Fehler in DNS, die zu den Veränderungen in Krebs und in der Aushärtung zentral ist, das zelluläre dieses Enzym kopiert DNS täuscht. Ihr Finden erklärt, wie oxydierender DNS-Schaden - ein Prozess lang geglaubt, um Krebsen und Aushärtung zugrunde zu liegen - permanenten genetischen Schaden erstellen kann.
Die Ergebnisse der Duke- UniversityGesundheitszentrumforscher wurden online Am 22. August 2004, durch die Zapfen Natur veröffentlicht. Die Wissenschaftler wurden vom Außerordentlichen Professor von Biochemie Lorena Beese, Ph.D. geführt, und der führende Autor des Papiers war Gerald HSU, ein Student Herzogs M.D./Ph.D. Die anderen Mitverfasser sind Thomas Carell und Matthias Ober von Universität Ludwigs Maximillians in Deutschland. Ihre Forschung wurde hauptsächlich vom Nationalen Krebsinstitut unterstützt.
DNS ist ein doppelsträngiges Molekül, das wie eine Wendeltreppe geformt wird. Die zwei Stränge der Spirale werden durch Reihenfolgen von molekularen Untereinheiten oder die Basis verbunden, genannt Nukleotide. Die vier Nukleotide - Guanin, Cytosin, Adenin und Thymine - nzen sich natürlich wie Puzzlespielstücke ergä. In normaler DNS stimmt ein Guanin mit einem Cytosin und einem Adenin mit einem Thymine überein. Jedoch können reagierende Oxydierungsmoleküle des Umherirrenders in der Zelle Guanin ändern, um „8-oxoguanine“ zu werden, die zu eine Nichtübereinstimmung führen können.
Diese Nichtübereinstimmung tritt bei der Wiederholung von DNS auf, die anfängt, wenn die zwei Stränge öffnen. Ein Proteinenzym, das DNS-Polymerase bearbeitet genannt wird dann, seine Methode entlang einem „Schablonen“ Strang, der Nukleotide hinzufügt, um eine neue doppelsträngige DNS zu erstellen. Im Wiederholungsprozeß zeichnet die Polymerase den DNA-Strang durch eine kleine „aktive Site“ - ein wenig wie ein Isolationsschlauchstrang, der durch ein Cheerio gezeichnet wird.
Normalerweise fügt diese „klangtreue“ Polymerase genau ergänzende Nukleotide hinzu und entdeckt alle mögliche Fehler, die gemacht worden sind. Diese Fehler oder Nichtübereinstimmungen decken sich als Missbildungen auf, die die aktive Site - wie Schleifen im Isolationsschlauchstrang verzerren, der das Cheerio verstopfen würde. Solche Missbildungen starten ein Reparatursystem, um die Nichtübereinstimmung zu korrigieren.
Die Initialenstudien der Forscher deckten auf, dass die Polymerase biochemisch „es vorzieht“, ein oxoguanine 8 mit Adenin eher als das korrekte Cytosin schlecht zusammenzustellen. Wenn sie nicht, solch eine Nichtübereinstimmung entdeckt wird und korrigiert wird, zu Fehler in der Maschinerie der Zelle führt, die den Wildwuchs von Krebs oder den Tod von Zellen in der Aushärtung starten kann. Jedoch haben Forscher lang gewusst, dass die Oxoguanineadenin 8 Nichtübereinstimmung scheint, Befund durch die Polymerase betriebsbereit zu vermeiden.
„Es hat einige Studien der Kinetik und die Biochemie dieser Nichtübereinstimmungsreaktion gegeben, aber es wurde nicht verstanden, warum dieser bestimmte Verletzung ausgewichene Befund so gut, wie er tut,“ sagten Beese. „Er ist einer einer Reihe solcher oxydierenden Verletzungen, aber es gilt als das mutagenste, das ist, warum wir uns konzentrierten auf das Verständnis es.“
In den Experimenten arbeitete HSU mit dem besonders starken Polymeraseenzym von einer hitzebeständigen Spannung der Bakterie, Bacillus Stearothermophilus, der in geothermische heiße Quellen vorwärtskommt. Er kristallisierte dieses Enzym zusammen mit einem DNA-Strang, der ein oxoguanine 8 enthielt. Weil die Polymerase die Fähigkeit beibehält, DNS im Kristall zu synthetisieren, fügte HSU dann entweder die korrekten (Cytosin) oder falschen (Adenin) Nukleotide hinzu und beobachtete die Ergebnisse.
Unter Verwendung der Röntgenstrahlkristallographie waren die Forscher in der Lage, mit großer Präzision die Zelle des Proteins und die DNS im Kristall abzuleiten. Die Reihe von Kristallen analysierten sie festgesetzte Schnappschüsse der Funktion der Polymerase, während sie die genauen und veränderten Stränge von der Schablone herstellte.