Cellcykeln är det system genom vilket en cell växer och delar sig. Det är också hur en cell skickar sitt DNA till sin avkomma och det är därför cellcykeln upphör om DNA skadas, eftersom det annars riskerar att överföra denna skada till dotterceller. Forskare vid Nara Institute of Science and Technology (NAIST) har rapporterat en ny molekylär mekanism som förklarar hur detta upphörande inträffar. Studien, som går att läsa in Naturkommunikation , visar att transkriptionsfaktorfamiljen MYB3R förhindrar progression till delningsstadiet (M-fasen) av cellcykeln i Arabidopsis , en liten blommande växt som tillhör senapsfamiljen.

"Hämning av celldelning som svar på DNA-skada gör det möjligt för celler att upprätthålla genomets integritet. Hämningen regleras av olika molekyler i djur och växter, " förklarar NAIST-professor Masaaki Umeda, som studerar stamcellers roll i växttillväxt.

MYB3R kan delas in i grupper av transkriptionsaktivatorer (Act-MYB) och transkriptionsrepressorer (Rep-MYB). Växter växer genom sin rotspets och skottspets, men inte på DNA-skada. I studien, Prof. Umeda och hans kollegor fann att avbrytande av tillväxten åtföljdes av en ackumulering av Rep-MYB-proteiner i dessa regioner och att denna ackumulering saknades, växterna skulle visa tecken på växande löv och blommor.

För att förstå hur denna ackumulering uppstår som svar på DNA-skada, forskarna övervägde CDK:s roll, eller cyklinberoende kinaser. CDK:er är avgörande för regleringen av cellcykeln. DNA-skada undertrycker CDK-aktivitet, vilket förhindrar progression till M-fas. Prof. Umeda fann att inhibering av CDK även med frånvaro av DNA-skada skulle orsaka Rep-MYB3R-ackumuleringen som ses med DNA-skada och stoppa cellcykeln före M-fasövergången. "Vi fann att CDK-aktivitet krävs för Rep-MYB-nedbrytning under normala förhållanden. Nedbrytningen undertrycks på grund av DNA-skada, " han sa.

Studien fann vidare att de ackumulerade Rep-MYB-proteinerna riktar sig mot gener som är ansvariga för övergången av cellen till M-fasen. "Rep-MYB har ett antal G2/M-specifika målgener. Vi fann att de stoppar växttillväxt genom att bara rikta in sig på en specifik uppsättning av dessa gener, " noterar prof. Umeda.

Varför bara en specifik uppsättning och inte alla dess målgener är oklart, även om Prof. Umeda föreslår att detta fynd kan vara bevis på att en kofaktor som interagerar med Rep-MYB kan bestämma selektiviteten. Prof. Umeda säger att studien ger ett nytt paradigm för hur växtcelldelning upphör vid DNA-skada, förhindrar därmed skadade celler från att ansamlas under stressiga förhållanden. "Utan DNA-skador, CDK hindrar Rep-MYB från att aktiveras, vilket gör att cellcykeln går vidare till celldelning. DNA-skada hämmar CDK-aktivitet, frigör Rep-MYB och stoppar celldelningen, " han säger.