Detaljerad bild visar hur arvsmassan kopieras

Forskare vid Umeå universitet har för första gången lyckats visa hur enzymet DNA-polymeras epsilon bygger ny arvsmassa. Den detaljerade bilden visar bland annat var mutationer, som kan bidra till utvecklingen av tjocktarmscancer och livmodercancer, leder till förändringar i proteinet. Studien publiceras nu i tidskriften Nature Structural and Molecular Biology.

Arvsmassan är uppbyggd av två DNA-strängar. Vid celldelning måste DNA-strängarna dupliceras så att två identiska DNA strängar bildas från ett DNA. I tidigare samarbeten med amerikanska forskare har forskarna vid Umeå universitet visat att DNA-polymeras epsilon i första hand bygger den ena DNA-strängen. Därmed vet man att DNA-polymeras epsilon bygger ungefär hälften av cellers arvsmassa. Det sker med mycket hög noggrannhet för att undvika mutationer som påverkar cellens funktioner.

För att förstå på molekylär nivå hur DNA-polymeras epsilon snabbt och med hög noggrannhet bygger nytt DNA har nu forskarna vid Umeå Universitet lyckats ta fram en detaljerad bild av proteinet med hjälp av röntgenkristallografi. De upptäckte då att DNA-polymeras epsilon har ett unikt område i proteinet, en domän som tidigare aldrig setts hos ett DNA-polymeras. Läget på domänen visar hur DNA-polymeras epsilon omfamnar den nybyggda DNA-strängen så att den inte faller av.

Funktionella studier bekräftar modellen och visar att den nya domänen (P-domänen) är viktig för DNA-polymerasets förmåga att bygga långa sträckor nytt DNA utan att falla av.  Detta är en viktig egenskap hos DNA-polymeras epsilon för att kunna bygga sin del av cellens arvsmassa.

Den mänskliga arvsmassan är numera kartlagd. Idag pågår stora internationella studier där man sekvenserar DNA hos familjer med ärftliga sjukdomar eller hos tumörceller för att se om någon speciell mutation orsakat sjukdomen. Man har nyligen funnit en rad mutationer hos DNA-polymeras epsilon som kan kopplas till tjocktarmscancer och livmodercancer.

– Den nu lösta strukturen gör det möjligt att se var dessa mutationer leder till förändringar i DNA-polymeras epsilon. Det kan bidra till en förståelse varför en viss mutation bidrar till utvecklingen av en viss cancersjukdom, säger Erik Johansson, professor vid institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet, som har genomfört studien i samarbete med bland andra Elisabeth Sauer-Eriksson, professor vid institutionen för kemi.

Läs artikeln i Nature Structural and Molecular Biology.

Bilder för nedladdning.
Fotograf: Johan Gunséus
Illustration: Erik Johansson

Tidskriften Nature Structural and Molecular Biology kommer även att publicera en artikel i januarinumret där ledande forskare på området kommenterar upptäckterna under rubriken News and Views.

För mer information, kontakta gärna:

Erik Johansson
Telefon: 073-620 50 61
E-post: erik.johansson@medchem.umu.se

Elisabeth Sauer-Eriksson
Telefon: 070-633 53 20
E-post: elisabeth.sauereriksson@chem.umu.se