Forskning om kromosomkopiering avslöjar detaljer om arvsanlagets dynamik
En färsk studie från Karolinska Institutet ger ny kunskap om hur en av livets mest fundamentala processer, kromosomkopiering, går till. På sikt kan resultaten förhoppningsvis leda till fler behandlingsformer för cancer. Studien presenteras i den ansedda vetenskapstidskriften Nature.
Forskare vid Karolinska Institutet har genom att studera DNA-kopiering i jästceller funnit att ett proteinkomplex (Smc5/6) hjälper till att lösa upp de spänningar som skapas i molekylen när kromosomer kopieras inför celldelning.
– Dessutom visar vår studie att spänningarna kan förflyttas mer fritt längs DNAt i en kromosom än man tidigare trott, säger Camilla Sjögren, professor vid Karolinska Institutet och en av forskarna bakom studien.
Studien ger därigenom ny kunskap om hur en av livets mest fundamentala processer, kromosomkopiering, går till. Eftersom topoisomeraser, enzymer som man redan vet tar bort replikationsberoende spänningar i DNAt, är välanvända måltavlor för cancerbehandlingar kan fynden leda till nya behandlingar i ett längre perspektiv.
Då ett befruktat ägg utvecklas till en hel människa, eller när kroppens gamla celler ersätts med nya, sker det genom celldelning. För att de nya dottercellerna ska överleva och växa normalt måste de få varsin uppsättning av de 46 kromosomer som består av DNA och utgör människocellens genetiska material.
Eftersom den ursprungliga modercellen startade som en cell med 46 kromosomer, måste dessa kopieras innan celldelningen kan ske. Denna kopiering kallas replikation och kräver att DNAts dubbelspiral dras isär så att replikationsmaskineriet kommer åt de enskilda strängarna i DNAt. När stränderna bänds isär skapas spänningar i form av övertvinnat DNA i närheten av kopieringsområdet. Om spänningarna inte tas bort kan replikationen stoppas eller bromsas upp, vilket i sin tur kan leda till att cellen dör eller ge upphov till mutationer.
– Flera av dagens cancerbehandlingar angriper topoisomeraser, men ett problem är att man ibland får cancerformer som är resistenta mot denna behandling. Då vi har funnit att också Smc5/6 komplexet löser upp spänningarna som bildas under kopieringsprocessen, skulle våra resultat kunna leda till nya mediciner som slår mot Smc5/6. På så sätt skulle man få ännu ett verktyg för att bromsa cancertillväxt, säger Camilla Sjögren.
Camilla Sjögren innehar en forskartjänst i medicin från Kungliga Vetenskapsakademien, finansierad av Knut och Alice Wallenbergs stiftelse. Arbetet är också finansierat av det Europeiska forskningsrådet, (ERC-starting grant), Vetenskapsrådet, Cancerfonden, Vinnova, Stiftelsen för Strategisk Forskning (SSF), Japan Science and Technology Agency, Japan Society for promotion of Science, samt Cornells and Karolinska Institutets forskningsstiftelser.
Publikation
Chromosome length influences replication-induced topological stress.
Nature 2011 Mar;471(7338):392-6