Motorenzym skyddar arvsmassan via flera mekanismer

Ett så kallat helikas, Pfh1, kan tack vare flera olika mekanismer skydda arvsmassan från DNA-hinder och skador som har koppling till cancer. Det visas i en ny avhandling vid Umeå universitet.

Cirka en procent av varje organisms arvsmassa, genomet, kodar helikaser. De är mest kända som motorenzymer som med hjälp av energi kan veckla ut dubbelsträngat DNA.

I sin avhandling vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik fokuserar Jani Basha Mohammad på gruppen Pif1-helikaser. Han har utfört en detaljerad studie om hur jästsvampen Schizosaccharomyces pombe Pif1-helikas, Pfh1, kan hålla genomet oskadat. I Schizosaccharomyces pombe kodas Pfh1 av en speciell gen och utarmning av den genen leder till skada på DNA.

DNA-molekyler är kända för att bilda en dubbelsträngad DNA-helix med två strängar som omsluter varandra. I avhandlingen studeras också en annan form av DNA som bildar ett fyrsträngat DNA i guaninrika DNA-regioner, en så kallad G4-struktur. G4-strukturer är mycket stabila strukturer, och måste lösas upp av specialiserade helikaser.

Om de inte vecklas ut kan de leda till DNA-skador och genominstabilitet, som är starkt kopplad till sjukdomar som cancer. Jani Basha Mohammad och hans kollegor visade att Pfh1 är en av specialiserade helikaser som kan veckla ut dessa strukturer och därigenom bidra till genomintegritet.

Andra DNA-hinder eller faror som kan hota genomets integritet är tätt bundna proteiner till genomet och R-loopar, en tresträngad RNA/DNA-region. Jani Basha Mohammad visade att Pfh1 helikas också effektivt tar bort dessa hinder från genomet. Eftersom dessa typer av hinder också finns hos människor är det mycket troligt att den humana Pfh1-homologen, Pif1, också har liknande egenskaper. Förutom ovanstående egenskaper fann Jani också att Pfh1 kan vira ihop DNA-molekyler, en enzymatisk aktivitet som kan vara viktig vid DNA-reparation.

Jani Basha Mohammad karaktäriserade vidare olika domäner i Pfh1-proteinet. En av dessa domäner är muterade i humant Pif1 och bärs av vissa bröstcancerpatienter. Denna domän är evolutionär bevarad, och han kunde visa att motsvarande mutation i Pfh1 leder till en felreglerad Pfh1. Dessa felregleringar kan förklara de genomfallsintegritetsfel som finns i bröstcancerfamiljer.

Uppgifterna har visat på hur Pfh1 kan främja genomintegritet. Dessa studier har varit ganska knepiga att utföra tidigare, eftersom Pfh1 har varit svårt att uttrycka och rena. Genom att optimera reningsprotokollen kunde Jani Basha Mohammad och hans kollegor äntligen slutföra dessa djupgående mekanistiska studier.

Studier av hur Pfh1 skyddar genomet har varit ganska besvärliga att utföra tidigare, eftersom Pfh1 har varit svårt att uttrycka och rena. Genom att optimera reningsprotokollen kunde Jani Basha Mohammad och hans kollegor äntligen slutföra dessa djupgående mekanistiska studier.

Jani Basha Mohammad har studerat bioteknik vid universitetet i Bangalore, Indien. Han flyttade 2009 till Umeå för en master i biokemi.

Till avhandlingen

För mer information, kontakta gärna
Jani Basha Mohammad
Telefon: 070-423 85 50
E-post: jani.mohammad@umu.se

Om disputationen
Jani Basha Mohammad, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, försvarar fredag 15 februari sin avhandling med titeln: Biokemisk analys av Pfh1, det essentiella Pif1-familjehelikaset i Schizosaccharomyces pombe. Fakultetsopponent professor Per Elias, Medicinsk kemi och cellbiologi, institutionen för biomedicin, Sahlgrenska Akademin, Göteborg. Huvudhandledare Nasim Sabouri.