Mänskliga celler delar sig och skapar nya celler under hela livet. I denna process, en stadig - till och med rytmisk - tillförsel av DNA -byggstenar behövs för att skapa nytt DNA. Nu är forskare från Köpenhamns universitet de första som visar exakt hur mänskliga celler reglerar denna process så att den inte misslyckas och orsaka sjukdom. Forskarna visar också hur de kan manipulera rytmen och föreslår hur detta kan användas i framtiden för att döda cancerceller. Studien publiceras i Vetenskap .

Nytt DNA genereras i mänskliga celler från små byggstenar som kallas nukleotider som produceras av ett enzym som kallas RNR. Tills nu, vi har inte helt förstått hur exakt RNR -rytmen och närvaron av rätt mängd nukleotider är i linje med takten för DNA -replikation.

Nu, forskare från fakulteten för hälsa och medicin vid Köpenhamns universitet har kartlagt flödet och regleringen av nukleotider. Flödet följer samma rytm som replikering av DNA gör - och när det inte gör det, cellerna reglerar processen för att anpassa de två.

"Vi kan se att dessa processer följer samma periodiska rytm. Vi hittade en mekanism som omedelbart saktar ner DNA-replikationen när RNR, nukleotidfabriken, kommer ur den rytmen, men långt innan nukleotidtillgången blir kritiskt låg, säger Jiri Lukas professor och verkställande direktör vid The Novo Nordisk Foundation Center for Protein Research.

Byggstenar kommer ikapp

Forskargrupperna som leds av professorerna Jiri Lukas och Chunaram Choudhary fann att cellen reagerar på även små förändringar i flödet av nukleotider. Om produktionen faller, en kemisk signal som består av reaktiva syrearter (ROS) sprider meddelandet för att bromsa DNA -replikationen.

Deras forskningsartikel; publiceras idag i tidningen Vetenskap , rapporterar att sådan kommunikation mellan nukleotidtillförsel och DNA-replikationshastighet är möjlig tack vare det faktum att alla platser i mänskligt genom som aktivt kopierar DNA innehåller ett protein som heter PRDX2 som känner av denna kemiska varning.

När detta händer, PRDX2 -proteinet frigör en accelerator som kallas TIMELESS från DNA, och denna frisättning saktar ner takten med vilken cell hanterar sitt DNA. Långsammare DNA-replikationer gör det möjligt för produktionen av nukleotider att komma ikapp och komma tillbaka till samma rytm med DNA-syntes. På grund av detta, det finns nästan alltid tillräckligt med nukleotider för att bygga DNA, vilket är sin tur är kritiskt viktigt för att kopiera friska genomen utan misstag.

Hög hastighet dödar cancer

Detta fynd belyser flera sjukdomar, men är särskilt viktigt i relation till cancer. Forskarna visar att de kan avaktivera den kemiska signalen som varnar cellerna för problem med nukleotidproduktionen. Under sådana förhållanden, celler kan inte bromsa replikeringsprocessen, och forskarna föreslår att detta skulle hindra spridningen av cancerceller eftersom de är särskilt sårbara för en hög replikationshastighet.

"Vi fann att cancerceller kopierar sitt DNA ganska långsamt, eftersom de har onormala genom och replikerande DNA måste övervinna många hinder. När vi tar bort deras förmåga att kopiera deras genom långsamt, cancercellerna dör för att de inte klarar av för många knölar på sina DNA-mallar, "säger Kumar Somyajit, Post.Doc och första författare till studien.