Wetenschappers hebben ontdekt hoe een ongewoon eiwit een cel bypass schade helpt bij het maken van nieuw DNA, waardoor het afwenden van de cel zelfvernietiging.
Maar ze ontdekte ook dat dit eiwit, een enzym genaamd Dpo4, vaak fouten maakt bij het kopiëren van de genomische DNA-sequentie die later zou kunnen leiden dat de cel kwaadaardig.
De bevindingen van onderzoekers met Ohio State University 's Comprehensive Cancer Center worden beschreven in twee back-to-back artikelen in The Journal of Biological Chemistry.
"Niet-gerepareerde DNA-schade presenteert een groot obstakel voor de DNA-replicatie machines die niet kan gaan rond", zegt Zucai Suo, assistent-professor in de biochemie. "Deze schade zal leiden tot celdood, omdat het DNA is niet gerepliceerd.
"Dit eiwit omzeilt de schade en bespaart cellen van zelf-vernietigend, maar het is erg foutgevoelig, wat suggereert dat het ook een rol kunnen spelen bij kanker."
Dpo4 is een van een familie van enzymen genaamd Y-familie DNA-polymerasen die voor het eerst waren ongeveer 10 jaar geleden ontdekt en zijn nu pas begrepen.
"Deze enzymen zorgen voor een overlevingsmechanisme voor de cellen", zegt eerste auteur Kevin Fiala, een afgestudeerde student in het laboratorium Suo's. "Ze laten DNA-replicatie om verder te gaan, zodat de cel niet dood. Maar zij niet over de DNA-schade te herstellen die er bestaat."
DNA-schade is een routine probleem voor cellen, Suo zegt. Bijvoorbeeld, elke cel verliest meer dan 10.000 DNA-basen per dag. Dedicated reparatie-enzymen fix 80 procent of meer van deze schade, maar de rest blijft.
Cellen gebruiken Y-familie enzymen aan die de resterende schade te omzeilen bij het maken van nieuw DNA voorafgaand aan de celdeling, waardoor deze enzymen gedwongen om beschadigd DNA te kopiëren.
Hoe deze bypass enzymen werken, is echter niet bekend. De Dpo4 eiwit gebruikt in dit onderzoek is afkomstig van een micro-organisme. Het is relatief eenvoudig te produceren in grote hoeveelheden en om te studeren, en het is vergelijkbaar met een van de vier dergelijke enzymen aangetroffen bij de mens.
Voor dit onderzoek, Fiala een nieuwe manier ontwikkeld om de sequentie van zeer korte stukken DNA. "Dit liet ons toe vast te pinnen precies wat fouten Dpo4 maakt", zegt hij.
De bevindingen laten zien waarom het enzym fouten maakt.
DNA lijkt op een wenteltrap die is gemaakt van verschillende helften, met half-stappen uitsteken van elkaar. De half-stappen in elkaar passen in het midden om de volledige trap formulier.
In het DNA, zijn de half-steps bekend staat als de basis van de 'A's,' C's, 'G's en T's, dat de lengte van een DNA-helix draaien. Een complete stap wordt gevormd door paren van basen volgens een regel: 'A' altijd paren met 'T' en 'C' altijd paren met 'G.'