Naukowcy specjalizujący się w onkologii ustalili jak rekombinacja, kluczowy proces naprawy DNA (kwasu dezoksyrybonukleinowego), w trakcie którego materiał genetyczny ulega rozpadowi i jest dołączany do innego materiału genetycznego, pełni funkcję autokorekty i daje DNA szansę na nowy start. Wyniki badań opublikowane w czasopiśmie Nature mogą pomóc w pogłębieniu naszej wiedzy o podstawowej biologii nowotworów i przełożyć się na lepsze i skuteczniejsze terapie nowotworowe. Badania zostały dofinansowane z projektu GENINTEG (Kontrolowanie integracji genów - wymóg analizy genomu i terapii genowej), który otrzymał 1,85 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

Naukowcy z Francji, Szwajcarii i USA wykazali, jak zdolność do cofania się czyni z rekombinacji silny proces. Współautor profesor Wolf-Dietrich Heyer, jeden z kierowników Zakładu Onkologii Molekularnej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, USA, wskazuje że ten proces "umożliwia komórkom nowotworowym radzenie sobie z uszkodzeniem DNA na rozmaite sposoby. Działanie tej chemioterapii naprawczej polega na powodowaniu uszkodzeń DNA".

Porównując tę zdolność autokorekty do prowadzenia samochodu w nowoczesnym mieście, w którym łatwo jest nadrobić źle wybrany zakręt, profesor Heyer pyta: "O ile trudniej byłoby powrócić na odpowiednią trasę w przypadku poruszania się po średniowiecznym mieście we Włoszech, w którym są wyłącznie ulice jednokierunkowe?"

Wykorzystując drożdże jako system modelowy, aby rzucić światło na sposób działania naprawy DNA, naukowcy planują potwierdzić swoje odkrycia również na ludziach. "Niezależnie czy są to drożdże czy ludzie, ścieżki naprawy DNA są takie same" - twierdzi profesor Heyer.

Dzięki mikroskopii elektronowej zespół zaobserwował białka naprawcze w działaniu na łańcuchach DNA. Zdaniem naukowców pojawia się presynaptyczny filament zwany Rad51, regulujący równowagę między jednym enzymem (Rad55-Rad57), który sprzyja naprawie rekombinacyjnej, a drugim enzymem (Srs2), który ją hamuje. Kontrola równowagi między dwoma enzymami pozwala Rad51 na rozpoczęcie naprawy genetycznej - czy też zwrot o 180°- w zależności od potrzeb.

"To próba sił, która ma istotne implikacje dla komórki - zauważa profesor Heyer - bowiem jeżeli rekombinacja nastąpi w nieodpowiednim czasie i miejscu komórka może w konsekwencji umrzeć."

Ze względu na to, że system naprawczy potrafi zaniechać próbę naprawy, która jest skazana na niepowodzenie, komórka otrzymuje jeszcze jedną szansę. Szanse przeżycia komórki ulegają zwiększeniu pomimo tego, że jej DNA jest uszkodzone. To dobra wiadomość dla badań naukowych nad leczeniem nowotworów.

"Istnieje wiele wskazówek w literaturze naukowej, które sugerują, że naprawa DNA przyczynia się do oporności na terapie polegające na wywoływaniu uszkodzenia DNA, takie jak napromienianie czy niektóre rodzaje chemioterapii" - wskazuje profesor Heyer. "Zdolność komórek nowotworowych do przetrwania uszkodzeń w DNA bezpośrednio wpływa na wyniki terapii, a poznanie podstawowych mechanizmów systemów naprawy DNA umożliwi nowe podejścia do przezwyciężenia oporności na leczenie."

Kolejnym etapem prac zespołu będzie zbadanie systemu enzymatycznego człowieka i ustalenie, czy znajdują w nim zastosowanie te same zasady.

"Jeżeli potwierdzimy, że te rodzaje mechanizmów funkcjonują w komórkach człowieka, wówczas będziemy dysponować podejściem do zwiększenia podatności komórek nowotworowych na terapie wywołujące uszkodzenie DNA" - stwierdza.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Liu, J. et al. (2011) 'Rad51 paralogues Rad55-Rad57 balance the antirecombinase Srs2 in Rad51 filament formation'. Nature. DOI: 10.1038/nature10522.