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Una nuova ricerca migliora la comprensione della riparazione del DNA

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Zucai Suo, Eminent Professor nel Dipartimento di Scienze Biomediche, Florida State University College of Medicine. Credito: FSU College of Medicine

Un ricercatore della Florida State University College of Medicine ha fatto una scoperta che altera la nostra comprensione di come funziona il processo di riparazione del DNA del corpo e può portare a nuovi trattamenti chemioterapici per il cancro e altri disturbi.

Il fatto che il DNA possa essere riparato dopo che è stato danneggiato è uno dei grandi misteri della scienza medica, ma i percorsi coinvolti nel processo di riparazione variano durante le diverse fasi del ciclo di vita cellulare. In uno dei percorsi di riparazione noti come riparazione dell’escissione della base (BER), il materiale danneggiato viene rimosso e una combinazione di proteine ​​ed enzimi lavora insieme per creare DNA da riempire e quindi sigillare le lacune.

Guidati dall’eminente professor Zucai Suo, i ricercatori della FSU hanno scoperto che il BER ha un meccanismo integrato per aumentarne l’efficacia: deve solo essere catturato in un punto molto preciso del ciclo di vita cellulare.

Lo studio compare nell’attuale numero di Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

In BER, un enzima chiamato polimerasi beta (PolyB) svolge due funzioni: crea il DNA e avvia una reazione per ripulire la “spazzatura chimica” rimanente. Attraverso cinque anni di studio, il team di Suo ha appreso che catturando PolyB quando è naturalmente reticolato con il DNA, l’enzima creerà nuovo materiale genetico a una velocità 17 volte più veloce rispetto a quando i due non sono reticolati. Ciò suggerisce che le due funzioni di PolyB sono interbloccate, non indipendenti, durante il BER.

La ricerca migliora la comprensione della stabilità genomica cellulare, dell’efficacia e della resistenza dei farmaci associate alla chemioterapia.

“Le cellule tumorali si replicano ad alta velocità e il loro DNA subisce molti danni”, ha detto Suo. “Quando un medico usa determinati farmaci per attaccare il DNA delle cellule tumorali, le cellule tumorali devono far fronte a ulteriori danni al DNA. Se le cellule tumorali non possono riparare rapidamente il danno al DNA, moriranno. Altrimenti, le cellule tumorali sopravvivono e appare la resistenza ai farmaci.

Questa ricerca ha esaminato PolyB e DNA naturalmente reticolati, a differenza della ricerca precedente che imitava il processo. Prima di questo studio, i ricercatori avevano identificato gli enzimi coinvolti nel BER ma non capivano appieno come funzionassero insieme.

“Quando abbiamo scalfitture nel DNA, possono succedere cose brutte, come la rottura del doppio filamento nel DNA”, ha affermato Thomas Spratt, professore di biochimica e biologia molecolare al Penn State University College of Medicine che non faceva parte del team di ricerca. “Quello che Zucai ha trovato ci fornisce qualcosa che non capivamo prima e ha usato molti metodi diversi per raggiungere le sue scoperte”.

Oltre a rivelare la dinamica funzionale di PolyB, il team ha proposto un percorso BER modificato e sta testando il percorso nelle cellule umane.

“Siamo stati in grado di scavare più a fondo in un percorso fondamentale per il quale il pioniere Tomas Lindahl ha condiviso il Premio Nobel per la chimica nel 2015”, ha affermato Suo.

Suo ha iniziato la ricerca come professore di biochimica presso la Ohio State University, ma il lavoro principale è stato svolto sin dal suo arrivo alla FSU. I coautori sono Adarsh ​​Kumar, un ex ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Scienze Biomediche della FSU College of Medicine; gli studenti laureati dell’OSU Andrew J. Reed e Walter J. Zahurancik; e Sasha M. Daskalova e Sidney M. Hecht con il BioDesign Center for BioEnergetics e la School of Molecular Sciences dell’Arizona State University.


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