Forskere ved Wistar Instituttet har samarbejdet om et stort fremskridt i forståelsen af et gen regulator, der bidrager til nogle af de dødeligste kræftformer hos mennesker.
Kulminationen af 10 års arbejde, deres forskning baner vejen for udviklingen af nye behandlinger mod kræft.
Under det meste af sin levetid, findes det DNA, der bor i hver af vores celler i en inaktiv form, gemt inde i tæt knyttede strukturer i cellekernen. Der er DNA såret spool-lignende omkring proteiner kaldet histoner, som binder til og begrænse DNA-aktivitet. For en celle for at aktivere et gen, mange proteiner, der kaldes transkription faktorer, arbejde i fællesskab at adskille DNA fra histonerne. Én familie af transkriptionsfaktorer er enzymer, der kaldes hatte, eller histon acetyltransferases, der overfører acetat grupper på histonerne.
Wistar forskere, samarbejde med forskere på Johns Hopkins University School of Medicine, har gjort et stort fremskridt i forståelsen af struktur og funktion af en nøgle HAT enzym, der kaldes p300/CBP.
I modsætning til de fleste hatte, som regulerer ekspressionen af kun få gener, er p300/CBP involveret i aktivering af en bred vifte af gener. Desuden bidrager afvigende p300/CBP aktivitet til pancreas, colon og lungekræft - blandt de mest dødelige kræftformer i mennesker - samt mave-og kræft i skjoldbruskkirtlen og visse leukæmier. Ud over at fungere som onkoproteinets ved at fremme tumorer, også p300/CBP kan undertrykke tumorer.
Disse usædvanlige egenskaber har gjort p300/CBP en af de mest studerede enzymer i HAT familien, og et mål for at udvikle nye lægemidler mod kræft, siger Ronen Marmorstein, Ph.D., professor i genekspression og forordning Program på Wistar og en ledende forfatter og tilsvarende forfatter på undersøgelsen. Philip A. Cole på Johns Hopkins er også en ledende forfatter og tilsvarende forfatter.
"Det er usædvanligt at have en hat, der er så impliceret i kræft, og endnu mere usædvanligt at have en, der har både tumor suppressor og onkoproteinets aktiviteter," Marmorstein siger.
I en rapport offentliggjort i februar 14 udgave af tidsskriftet Nature, Marmorstein, Cole og deres kolleger detaljer deres belysning af de tre-dimensionelle struktur af et p300/CBP HAT domæne eller segment, bundet til et lille molekyle, der hæmmer dens aktivitet . Undersøgelsen afslører også, hvordan bindingssted og kemiske mekanisme af enzymet gør det muligt at regulere en lang række gener.
p300/CBP har længe været anerkendt for sin evne til at inddrage andre transkriptionsfaktorer i reguleringen af genekspression. Omkring 10 år siden, da forskerne opdagede, at p300/CBP også havde histon acetyltransferase aktivitet, begyndte Marmorstein og hans gruppe arbejde med at bestemme dens tre-dimensionelle struktur.
Men løsningen af denne struktur var ingen let sag. Forskerne forsøgte at skabe krystaller af p300/CBP at analysere ved hjælp af x-ray krystallografi, en udbredt analytisk teknik, hvor x-stråler er strålede på krystaller, der indeholder protein af interesse. De tre-dimensionelle struktur af krystalliseret protein er udledt ved at analysere mønster af x-ray diffraktion forårsaget af arrangement af atomer i proteinet krystal.
Marmorstein og hans kolleger gennem en årrække forsøgt at krystallisere p300/CBP - en proces, der gjorde ulideligt svært ved proteinets tendens til at miste sin funktionelle form efter isolation for krystallisation.
I 2004 blev et gennembrud blev gjort, da Paul Thompson, en post.doc i Cole laboratoriet på det tidspunkt og medforfatter af den igangværende undersøgelse, opdagede hvorfor det protein udført så dårligt: p300/CBP ikke kun arbejder for at acetylate histoner, men også acetylates selv.