Ett tvärvetenskapligt team av forskare från Indiana University har upptäckt att rörelsen av kromatin, materialet som DNA är gjort av, kan hjälpa till att underlätta effektiv reparation av DNA-skador i den mänskliga kärnan – ett fynd som kan leda till förbättrad cancerdiagnostik och behandling. Deras resultat publicerades nyligen i Proceedings of the National Academy of Sciences .

DNA-skador uppstår naturligt i människokroppen och de flesta av skadorna kan repareras av cellen själv. Men misslyckad reparation kan leda till cancer.

"DNA i kärnan är alltid i rörelse, inte statiskt. Rörelsen av dess högordningskomplex, kromatin, har en direkt roll i att påverka DNA-reparation", säger Jing Liu, biträdande professor i fysik vid School of Science vid IUPUI. "Inom jäst visar tidigare forskning att DNA-skador främjar kromatinrörelse, och den höga rörligheten underlättar också DNA-reparationen. Men i mänskliga celler är detta förhållande mer komplicerat."

Liu och hans kollegor fann att kromatin på platsen för DNA-skada rör sig mycket snabbare än de bort från DNA-skadan. De fann också att kromatinet i cellkärnor inte rör sig slumpmässigt. Det är en sammanhängande rörelse, där DNA:t rör sig som en grupp över en kort sträcka.

Forskarna hittade också bevis för att DNA-skador kan påverka DNA:s grupprörelse genom att minska koherensen. Dessa fynd tyder på att kromatinrörelser är under noggrann kontroll när DNA skadas. Detta är viktigt för att förhindra att det skadade DNA kommer i kontakt med skadlig kontakt och för att förbättra noggrannheten och effektiviteten av DNA-reparation, sa Liu.

"Våra fynd avslöjar en grundläggande roll för kromatinrörelsen i DNA-skadarespons och DNA-reparation," sa Liu. "Dessa fynd kan hjälpa till att förstå mekanismen för DNA-reparation i mänskliga celler och cancerinitiering hos människor. I praktiken kan vi använda dessa fynd som mätvärden för läkemedelssvaret hos många olika läkemedel som används för att behandla cancer. Vi kan testa olika läkemedel för att se om kromatinrörelsen kan modifieras för att förbättra DNA-reparationen."

För att genomföra denna forskning var Liu och hans kollegor tvungna att utveckla de beräkningsverktyg som var nödvändiga för att analysera enorma mängder data. Med datastorlekar så stora som en terabyte i vissa fall, arbetade Liu och hans kollegor med IU:s universitetsinformationstekniktjänster för att upprätta det skalbara dataarkivet för mycket dynamiska cellbilder, som centraliserar datalagring, dataöverföring och databehandling.

I framtiden hoppas forskarna kunna studera enskilda DNA-molekyler och hur de rör sig, och hur individ- och gruppdynamik skiljer sig åt och förändras som svar på DNA-skador. De skulle också vilja lära sig mer om DNA-rörelser i specifika gener som är kända för att vara mer sårbara för DNA-skador. + Utforska vidare

Histonnedbrytning efter DNA-skada förbättrar reparationen