Forscher haben ein neues Verständnis des körpereigenen DNA-Reparaturprozesses entwickelt, dass zu neuen Chemotherapie-Behandlungen für Krebs und andere Erkrankungen führen könnte.
Kann man die DNA reparieren?
Eines der großen Rätsel der medizinischen Wissenschaft ist die Fähigkeit der DNA, sich nach einer Beschädigung auf verschiedene Weise selbst zu reparieren.
- Bei der Basen-Exzisionsreparatur wird das beschädigte Material entfernt, und eine Kombination aus Proteinen und Enzymen arbeitet zusammen, um DNA zu bilden, die die Lücken füllt und verschließt.
Forschende 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.
- Die 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 stellt die DNA her und leitet eine Reaktion ein, um den verbleibenden chemischen Abfall zu beseitigen.
Bessere Wirksamkeit von Medikamenten
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fanden heraus, dass PolyB, wenn es auf natürliche Weise mit der DNA vernetzt ist, 17-mal schneller neues genetisches Material produziert, als wenn die beiden nicht vernetzt sind. Dies deutet darauf hin, dass die beiden Funktionen von PolyB bei der Basen-Exzisionsreparatur nicht unabhängig voneinander, sondern miteinander verknüpft sind.
Diese Erkenntnisse verbessern das Verständnis der Stabilität des zellulären Genoms, der Wirksamkeit von Medikamenten und der Resistenz gegen Chemotherapie. Krebszellen – so die Forscher – vermehren sich sehr schnell und ihre DNA wird dabei stark geschädigt.
Wenn bestimmte Medikamente die DNA der Krebszellen angreifen, müssen die Krebszellen mit zusätzlichen DNA-Schäden zurechtkommen. Können die Krebszellen die DNA-Schäden nicht schnell reparieren, sterben sie ab. Andernfalls überleben die Krebszellen und es kommt zu einer 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.
Quellen
- Department of Biomedical Sciences, Florida State University College of Medicine
- Kumar A, Reed AJ, Zahurancik WJ, Daskalova SM, Hecht SM, Suo Z. Interlocking activities of DNA polymerase β in the base excision repair pathway. Proceedings of the National Academy of Sciences, U S A. 2022 Mar 8;119(10):e2118940119. doi: 10.1073/pnas.2118940119. Epub 2022 Mar 1. PMID: 35238634; PMCID: PMC8915974.
ddp
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