Evolutionärt bevarat enzym spelar betydande roll i DNA-syntetisering

Studier av arvsmassan hos svamparten Schizosaccharomyces pombe (fission yeast) visar att det evolutionärt bevarade enzymet Pfh1 helikas underlättar DNA-syntetisering. Enzymet befinner sig nära DNA-kopieringsmaskineriet under DNA-syntesprocessen och gynnar intakt kopiering av DNA vid de ställen där syntetiseringen är invecklad och minimerar därmed mängden skadad DNA. Forskare vid Umeå universitet har gjort upptäckterna som publicerats i PLOS Genetics.

Generella likheter mellan arvsmassan hos Schizosaccharomyces pombe och människor, pekar på att mänskocellens DNA-kopiering också behöver närvaro av ett specialiserat helikas på ställen där kopieringen är invecklad. Enligt de nya upptäckterna är det humana PIF1 helikaset en toppkandidat för denna viktiga funktion.

– Genom att analysera hela genomet har vi kunnat visa hur Pfh1 helikaset gynnar DNA-kopieringen och minskar mängden skadad arvsmassa som skapas där kopieringen är invecklad, säger Nasim Sabouri, som är forskare vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik och medförfattare av artikeln.
– Ställen där kopieringen är invecklad existerar naturligt och finns i många regioner i alla studerade arvsmassor. Om dessa naturliga hinder inte undanröjs saktar de ner takten i DNA-syntesen och detta kan leda till att DNA-strängen går av och att arvsmassan blir instabil, vilket är ett kännetecken hos cancerceller. Pfh1 är ett motorprotein med den unika förmågan att överkomma dessa naturligt förekommande hinder.

Tillsammans med sin doktorand, Parham Pourbozorgi-Langroudi, samt forskarkollegor vid Princeton och Vanderbilt universiteten har Nasim Sabouri kartlagt DNA-syntesenzymer i arvsmassan och utfört masspektrometri för att studera DNA-kopieringsmekanismen i svamparten Schizosaccharomyces pombe.

Forskarna upptäckte också att Pfh1 interagerar med flera olika enzymer i DNA-kopieringsmaskineriet. Dessutom fann de att Pfh1 helikaset binder till många vanliga regioner i arvsmassan, inte bara där DNA-kopieringen är invecklad utan också i andra regioner där kopieringsmekanismen inte är beroende av Pfh1 helikas. Interaktionen med DNA-kopieringsmaskineriets enzymer och utspriddheten pekar på att Pfh1 ligger nära tillhands och är viktig för kopieringsmaskineriet, samt främjar maskineriets framsteg där det behövs.

– Eftersom det även i humana celler finns regioner där replikationen är svårgenomförd är det troligt att specialiserade helikaser också behövs för att människans DNA-kopiering ska fungera och för att minimera risken att skadad DNA bildas. Humana PIF1 helikas är troligtvis den bästa kandidaten för just denna uppgift eftersom både Pfh1 och hPIF1 båda tillhör samma släkte av helikaser, säger Nasim Sabouri.

Läs forskningsartikeln i PLOS Genetics

Om publikationen:
PLOS Genetics, artikel: Pfh1 is an accessory replicative helicase that interacts with the replisome to facilitate fork progression and preserve genome integrity. Författare: Karin R. McDonald, Amanda J. Guise, Parham Pourbozorgi-Langroudi, Ileana M. Cristea, Virginia A. Zakian, John A. Capra, och Nasim Sabouri. DOI: 10.1371/journal.pgen.1006238

För mer information, vänligen kontakta:
Nasim Sabouri
Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, Umeå universitet
072-566 2505; nasim.sabouri@umu.se