Forscher entschlüsseln den Weg der DNA-Reparatur

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Dirk de Pol, aktualisiert am 9. März 2022, Lesezeit: 3 Minuten

Forscher haben ein neues Verständnis des körpereigenen DNA-Reparaturprozesses entwickelt, dass zu neuen Chemotherapie-Behandlungen für Krebs und andere Erkrankungen führen könnte.

Dass sich die DNA selbst auf verschiedenen Wegen repariert, nachdem sie beschädigt wurde, ist eines der großen Rätsel der medizinischen Wissenschaft. Bei einem existierenden DNA-Reparaturwege, der so genannten Basen-Exzisionsreparatur, wird das beschädigte Material entfernt, und eine Kombination von Proteinen und Enzymen arbeitet zusammen, um DNA zu bilden, die die Lücken füllt und dann verschließt.

Forscher des Florida State University College of Medicine entdeckten nun in einer Studie, dass die Basen-Exzisionsreparatur über einen eingebauten Mechanismus verfügt, um ihre Wirksamkeit zu erhöhen. Entsprechende Studienergebnisse wurden in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Bei der Basen-Exzisionsreparatur erfüllt ein Enzym namens Polymerase beta (PolyB) zwei Funktionen. Es erzeugt DNA und leitet eine Reaktion ein, um den übrig gebliebenen chemischen Müll zu beseitigen. Die Forscher fanden heraus, dass PolyB, wenn es auf natürliche Weise mit der DNA vernetzt ist, neues genetisches Material mit einer 17-mal schnelleren Geschwindigkeit erzeugt, als wenn die beiden nicht vernetzt sind. Dies deutet darauf hin, dass die beiden Funktionen von PolyB während der Basen-Exzisionsreparatur nicht unabhängig, sondern miteinander verbunden sind.

Diese Erkenntnisse verbessern das Verständnis der zellulären Genomstabilität, der Wirksamkeit von Medikamenten und der mit der Chemotherapie verbundenen Resistenz. Krebszellen – so die Forscher – vermehren sich mit hoher Geschwindigkeit, und ihre DNA wird stark geschädigt. Wenn bestimmte Medikamente einsetzt werden, um die DNA der Krebszellen anzugreifen, müssen die Krebszellen mit zusätzlichen DNA-Schäden fertig werden. Wenn die Krebszellen die DNA-Schäden nicht schnell beheben können, sterben sie ab. Andernfalls überleben die Krebszellen, und es entsteht eine Medikamentenresistenz.

Die Studie untersuchte natürlich vernetztes PolyB und DNA, im Gegensatz zu früheren Studien, die den Prozess nachgeahmt haben. Vor dieser Studie hatten die Forscher zwar die Enzyme identifiziert, die an der Basen-Exzisionsreparatur beteiligt sind, aber sie wussten nicht genau, wie sie zusammenarbeiten.

Das Forscherteam hat nun nicht nur die funktionelle Dynamik von PolyB aufgezeigt, sondern auch einen modifizierten Basen-Exzisionsreparatur-Weg vorgeschlagen und testet diesen Weg in menschlichen Zellen.

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