Istraživači sa Univerziteta Tokio Metropolitan identifikovali su ključne faktore u mehanizmu popravke DNK u našim telima. Po prvi put, oni su pokazali da je deo „lektoriranja“ enzima koji replicira DNK polimeraze epsilon obezbedio siguran završetak replikacije na oštećenim delovima DNK lanca, na kraju spasavajući DNK od ozbiljnog oštećenja. Ovo novo znanje naoružava naučnike načinima da učine lekove protiv raka efikasnijim i može pružiti nove dijagnostičke metode.
Naš DNK je napadnut. Svakog dana, oko 55.000 jednolančanih prekida (SSB) se pojavljuje u lancima koji čine DNK spirale u pojedinačnim ćelijama. Kada polimeraze, molekuli koji repliciraju lance DNK, pokušaju da naprave nove spirale od lanaca sa prekidima u njima, oni mogu da prekinu heliks, stvarajući ono što je poznato kao jednostrani dvolančani prekid (seDSB).
Srećom, ćelije imaju svoje načine da se nose sa oštećenjem niti. Jedna je popravka usmerena na homologiju (HDR), gde se fiksiraju dvolančani prekidi. Drugi je „preokret viljuške“, gde je proces replikacije obrnut, sprečavajući da se jednolančani nikovi pretvore u DSB.
Tačan mehanizam iza okretanja viljuške ostaje nepoznat. Razumevanje načina na koji se sprečava oštećenje DNK je najvažnije ne samo za sprečavanje raka, već i za osiguranje efikasnosti lekova protiv raka koji se oslanjaju na oštećenje DNK. Uzmite kamptotecin (CPT), lek protiv karcinoma koji uvodi mnogo prekida u jednom lancu; pošto ćelije raka imaju tendenciju da se repliciraju brže, one stvaraju mnogo seDSB-a i odumiru, ostavljajući normalne ćelije manje oštećenim.
Sada je međunarodni tim na čelu sa profesorom Kouji Hiratom sa Tokio Metropolitan univerziteta bacio novo svetlo na to kako funkcioniše preokret viljuške. Oni su se fokusirali na polimerazu epsilon, enzim odgovoran za stvaranje nove DNK od dela DNK koji je raskopčan. Otkrili su da je egzonukleaza, deo polimeraze za „lektoriranje“ koji obezbeđuje tačnost kopiranja, odigrala ključnu ulogu, novi, redak uvid u uglavnom nepoznati molekularni mehanizam iza okretanja viljuške.
Rad je objavljen u časopisu Istraživanje nukleinskih kiselina.
Prvo, tim je otkrio da su ćelije koje imaju nedostatak u delu egzonukleaze pokazale jaku osetljivost na izlaganje CPT-u. Potiskivanje faktora poznatog kao PARP, jedinog drugog igrača za koje se zna da utiče na preokret viljuške, takođe je dovelo do povećane smrti ćelija. Međutim, kada su oba potisnuta, nije bilo daljeg povećanja ćelijske smrti izvan onoga što je viđeno kod PARP-a. Ovo sugeriše da PARP i polimeraza epsilon egzonukleaza rade zajedno kako bi pokrenuli preokret viljuške.
Pored toga, tim je proučavao ćelije sa poremećenim genom koji kodira BRCA1 (protein osetljivosti na rak dojke); dodatni nedostatak egzonukleaze izazvao je drastično povećanu osetljivost na CPT, daleko više nego što se očekivalo od bilo kog defekta. Pošto je nedostatak BRCA1 povezan sa visokim rizikom od raka dojke, egzonukleaza bi mogla biti ciljana kako bi tretmani lekovima bili efikasniji.
Istraživači su pokazali da lekovi koji ciljaju polimerazu epsilon egzonukleazu mogu pojačati efekat lekova protiv raka. Podjednako važno, defekti egzonukleaze su takođe već viđeni kod širokog spektra karcinoma, uključujući rak creva; ovo čini verovatnim da takve ćelije imaju smanjenu sposobnost preokretanja viljuške, što je obećavajući cilj za buduću dijagnostiku kao i tretmane.
