Menschlicher DNA-Reparaturprozess in Aktion aufgezeichnet (Video)

Menschlicher DNA-Reparaturprozess in Aktion aufgezeichnet (Video)
Anonim

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- Ein Forscherteam der University of California, Davis, hat eine Schlüsselphase im Reparaturprozess von beschädigter menschlicher DNA beobachtet und visuell aufgezeichnet. Die Aufzeichnungen liefern neue Informationen über die Rolle eines Proteins namens Rad51, das mit Brustkrebs in Verbindung gebracht wird, in diesem komplexen und kritischen Prozess.

Der Durchbruch gelang ein Jahrzehnt, nachdem Stephen Kowalczykowski, ein angesehener Professor für Mikrobiologie und Hauptforscher der Studie, und Ron Baskin, emeritierter Professor für Molekular- und Zellbiologie, erstmals Methoden zur Markierung von Molekülen mit fluoreszierenden Markern entwickelt und bei der Arbeit mit optischen Fängern beobachtet hatten von einzelnen DNA-Molekülen und fortgeschrittenen Mikroskopietechniken. Im Jahr 2006 zeichneten die Forscher einen Teil des Reparaturprozesses der bakteriellen DNA auf, ein System, das erheblich weniger komplex ist als das des Menschen. Die neue Studie wurde am 13. Januar in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht .

Die menschliche DNA ist ständigen Angriffen schädlicher Substanzen wie ultraviolettem Sonnenlicht, Tabakrauch und einer Vielzahl natürlicher und künstlicher Chemikalien ausgesetzt. Da Schäden zu Krebs, Zelltod und Mutationen führen können, wird bei jedem Auftreten eine Armee von Proteinen und Enzymen mobilisiert.

Rad51 nimmt eine führende Rolle in der Aktion ein. Immer auf Abruf in der Zelle sammeln sich die Moleküle des Proteins zu einem langen Filament entlang eines beschädigten oder gebrochenen DNA-Abschnitts, wo sie dazu beitragen, die gewickelten Stränge auszustrecken und sie an den entsprechenden Abschnitten auf der zweiten Kopie des Chromosoms der Zelle auszurichten, die dient als Vorlage für den Wiederaufbau. Da dieses Protein durch ein Gen reguliert wird, das mit einem erhöhten Brustkrebsrisiko (BRCA2) verbunden ist, wird angenommen, dass es auch eine Rolle bei der Unterdrückung dieser Krankheit spielt.

Das Team von Kowalczykowski konnte den Zusammenbau der einzelnen Filamente von Rad51 in Echtzeit beobachten und hat eine Reihe von Entdeckungen gemacht. Dazu gehört, dass Rad51-Filamente im Gegensatz zu ihren bakteriellen Gegenstücken nicht unendlich wachsen. Dies deutet darauf hin, dass es einen noch unentdeckten Mechanismus gibt, der das Wachstum des Proteins reguliert, sagte Kowalczykowski.

Ein weiterer überraschender Unterschied zwischen den menschlichen und bakteriellen Prozessen, sagte Kowalczykowski, ist, dass Rad51 nicht von der DNA abfällt, wenn die Reparatur abgeschlossen ist. Stattdessen müssen Proteine, die sich entlang der DNA bewegen, diese entfernen.

"Aus praktischer Sicht gibt uns die Möglichkeit, diese einzelnen Moleküle aufzuzeichnen, wertvolle Informationen über den Zusammenbauprozess", sagte der Forscher. "Jetzt können wir dies quantitativ aussagekräftig messen."

Zur Verfügung gestellt von der University of California - Davis