Bộ thay đổi hình dạng phân tử

Nhóm UNM phát hiện ra rằng protein có thể đi từ việc đọc DNA để sửa chữa nó, chỉ ra con đường hướng tới các phương pháp điều trị ung thư mới

Cư trú bên trong mỗi tế bào của chúng ta, DNA của chúng ta hoạt động giống như một cuốn sách công thức tạo ra protein. Nhưng nếu một công thức sai, một tế bào sẽ làm gì?

Peng Mao, Tiến sĩ và nhóm của ông đã phát hiện ra một chuỗi sự kiện phức tạp mà các tế bào sử dụng để sửa chữa DNA của chúng ta khi các công thức đang được đọc. Nhóm đã công bố nghiên cứu của họ trong ấn bản trực tuyến ngày 20 tháng XNUMX của Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Phát hiện của họ có thể dẫn đến cải thiện các phương pháp điều trị ung thư.

Mao, một trợ lý giáo sư tại Phòng Y học Phân tử của UNM, giải thích rằng mỗi tế bào của chúng ta đều có các protein cho phép nó thực hiện các nhiệm vụ của mình. DNA mã hóa công thức cho tất cả các protein này theo từng bậc của cấu trúc giống bậc thang của nó.

Nhưng Mao nói, “DNA không ổn định như mọi người nghĩ ban đầu. Nó có thể bị hư hỏng - nói cách khác là bị biến đổi về mặt hóa học ”.

Tế bào sử dụng một số phương pháp khác nhau để sửa chữa thiệt hại. Mao và nhóm của ông, bao gồm các nhà khoa học tại UNM và tại phòng thí nghiệm cũ của ông tại Đại học Bang Washington, đã nghiên cứu một trong những phương pháp này, được gọi là sửa chữa DNA kết hợp phiên mã.

Phiên mã là bước đầu tiên trong quá trình tế bào sử dụng để dịch mã DNA thành protein. Bên trong không gian nhỏ bé của nhân tế bào, DNA xoay quanh chính nó một cách phức tạp. Để tạo ra một loại protein, tế bào phải làm sáng tỏ và tách đoạn DNA có chứa trình tự gen - công thức - cho loại protein đó.

Trong quá trình phiên mã, một nhóm protein được gọi là RNA polymerase sẽ di chuyển dọc theo DNA được giải mã và phân tách, giải mã các gen và xây dựng các phân tử tương ứng được gọi là RNA thông tin. Sau đó, RNA sứ giả sẽ di chuyển đến các cấu trúc tạo ra protein của tế bào.

Trong quá trình phiên mã, RNA polymerase sẽ dừng lại nếu gặp đoạn DNA bị hư hỏng. Mao nói: “[Nó] giống như một đoàn tàu di chuyển trên đường ray. "Nếu bạn có thiệt hại, điều đó sẽ chặn chuyển động của tàu."

Nhóm nghiên cứu của Mao đã phát hiện ra một chuỗi các sự kiện tế bào được biên soạn lại nhằm sửa chữa các tổn thương gen để khiến đoàn tàu RNA polymerase hoạt động trở lại.

Một protein được gọi là CSB đi đến RNA polymerase đã dừng và liên kết với nó, giải phóng một cặp protein được gọi là SPT4 / SPT5. Các protein này khi liên kết với RNA polymerase sẽ giúp nó di chuyển dọc theo DNA trong quá trình phiên mã gen bình thường. Khi chúng bị tách ra, RNA polymerase sẽ dừng lại.

Việc giải phóng SPT4 / SPT5 thay đổi hình dạng của RNA polymerase, cho phép các protein sửa chữa DNA liên kết với nó. Với các protein sửa chữa DNA, RNA polymerase chuyển từ phiên mã sang sửa chữa. Khi DNA được cố định, RNA polymerase có thể tiếp tục phiên mã.

Mao cẩn thận chỉ ra rằng các nhà khoa học vẫn chưa biết RNA polymerase thay đổi như thế nào từ chế độ sửa chữa gen sang chế độ phiên mã. Đó là một lĩnh vực mà anh ấy và nhóm của anh ấy muốn nghiên cứu. Tuy nhiên, Mao nói, biết thêm về vũ điệu này của các protein tế bào, có thể giúp làm cho kho thuốc điều trị ung thư hiện có của chúng ta trở nên mạnh mẽ hơn.

Mao giải thích rằng bằng cách ức chế quá trình sửa chữa DNA kết hợp với phiên mã, tế bào ung thư có thể nhạy cảm với hóa trị và xạ trị, những liệu pháp này hoạt động bằng cách gây ra một lượng lớn tổn thương gen độc hại.

Mao nói: “Nếu bạn có các cơ chế sửa chữa kết hợp với phiên mã mạnh mẽ và các con đường sửa chữa DNA khác. "Điều đó sẽ tạo lợi thế cho các tế bào ung thư để tồn tại." Vì vậy, việc hạn chế các tế bào ung thư sử dụng phương pháp sửa chữa DNA kết hợp với phiên mã có thể khiến chúng nhạy cảm hơn với các loại thuốc và bức xạ.

Mao nói rằng hiểu được các protein khác nhau giúp hoặc cản trở quá trình sửa chữa DNA này như thế nào sẽ giúp kiểm soát cách tế bào ung thư phản ứng với hóa trị và xạ trị.

“Chúng tôi rất vui mừng,” Mao nói về khám phá của nhóm mình. “Điều này mang lại cho chúng tôi rất nhiều sự khích lệ. Vẫn còn rất nhiều câu hỏi chưa được giải đáp, ngay cả trong con đường cụ thể này ”.

-

Peng Mao, Tiến sĩ, là trợ lý giáo sư tại Khoa Nội, Khoa Y học Phân tử, tại Trường Y Đại học New Mexico.

"Vai trò trên toàn bộ gen của Rad26 trong việc thúc đẩy quá trình sửa chữa loại bỏ nucleotide kết hợp với phiên mã trong men nhiễm sắc”Được xuất bản vào ngày 20 tháng 2020 năm XNUMX, ấn bản trực tuyến của Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia. Công trình này là sự hợp tác giữa Trường Khoa học Sinh học Phân tử và Trung tâm Sinh học Sinh sản tại Đại học Bang Washington và Khoa Nội khoa, Chương trình Ung thư Tế bào và Phân tử, tại Trung tâm Ung thư Toàn diện Đại học New Mexico. Các tác giả là: Mingrui Duan, PhD; Kathiresan Selvam, Tiến sĩ; John J. Wyrick, Tiến sĩ; và Peng Mao, TS.

Viện Ung thư Quốc gia của Viện Y tế Quốc gia đã hỗ trợ nghiên cứu được báo cáo trong ấn phẩm này với Số giải thưởng P30CA118100, Điều tra viên chính: Cheryl Willman, MD. Nội dung hoàn toàn do các tác giả chịu trách nhiệm và không nhất thiết đại diện cho quan điểm chính thức của Viện Y tế Quốc gia.