Bild på Robin Öz
Robin Öz, doktorand i kemisk biologi på institutionen för biologi och bioteknik, och förstaförfattare till studien där man har identifierat en ny roll för proteinet CtIP vid reparation av DNA-brott. ​​​​​​​​​

​​​​​

Ny metod ökar kunskap om reparation av DNA-skador

DNA-brott som lagas felaktigt kan orsaka stor skada på celler vilket i sin tur kan leda till celldöd eller sjukdomar som till exempel cancer. Med en ny metod har forskare från Chalmers nu identifierat en ny roll för proteinet CtIP som är en viktig komponent vid reparation av DNA-brott i människans celler.
− CtIP har ett flertal funktioner vid reparation av DNA-brott. Vi tror att den nya rollen vi har identifierat är en viktig pusselbit för att förstå hur våra celler reparerar sådana brott. En större förståelse för reparation av DNA-skador kan öka förståelsen för hur och varför vi drabbas av vissa sjukdomar, säger Fredrik Westerlund, biträdande professor i kemisk biologi.
Bild på Fredrik Westerlund

DNA skadas och går sönder hela tiden i celler hos alla sorters organismer, från bakterier till människor. Om en DNA-sträng går av helt och inte lagas korrekt är risken stor för mutationer i genomet. Detta kan leda till att cellen dör eller till olika sjukdomar, till exempel cancer. 

Alla celler har därför utvecklat olika system för att reparera brott på DNA. Kunskap om hur systemen för DNA-reparation fungerar, och varfö​r det ibland går fel, kan ge ökad kunskap om sjukdomar - eller användas för att utveckla nya läkemedel.

CtIP nödvändigt för DNA-reparation

Tidigare forskning har visat att proteinkomplexet MRN är en viktig komponent vid reparation av så kallade dubbelsträngsbrott, när DNA-molekylen slits isär. Det är också känt att proteinet CtIP, som är en så kallad kofaktor till MRN, är viktigt för flera av de senare stegen i DNA-reparationen. 

​− I vår senaste studie har vi visat att CtIP även är delaktigt i de första stegen av reparationen, där de fria DNA-ändarna kopplas till varandra för att reparation ska kunna påbörjas, säger Robin Öz, doktorand i kemisk biologi och förstaförfattare till studien som nyligen publicerades i den vetenskapliga tidskriften PNAS .

Metod möjliggör studier av fria DNA-ändar

I studien har man använt sig av en ny metod som utvecklas i Fredrik Westerlunds forskargrupp på institutionen för biologi och bioteknik. Med metoden, som baseras på nanofluidik, studeras enstaka DNA-molekyler med hjälp av fluorescensmikroskopi. I fri lösning veckar DNA ihop sig till små nystan, men i så kallade nanokanaler, tunna glasrör, tvingas de långa molekylerna att sträcka ut sig

​− Många existerande metoder för att titta på enskilda DNA-molekyler är baserade på att hålla fast DNAt i ändarna, vilket medför att proteinerna inte kan binda in där. Eftersom DNA-ändarna är fria i vår metod kan man studera olika processer som sker på ändarna när olika proteiner tillsätts. Detta är unikt och gör att vi har kunnat karaktärisera den här funktionen hos CtIP, säger Robin Öz.   

Mekanismer kan förklara uppkomst av vissa sjukdomar

Projektet är ett samarbete med professor Petr Cejka på IRB i Bellinzona, Schweiz, som är biokemist med expertis inom reparation av DNA-brott. Han har tillgång till ett flertal smart designade varianter av CtIP som har gjort att Chalmersforskarna har kunnat bestämma vilka delar av proteinet som är viktiga för att hålla fast DNA-ändarna. Proteinet ser ut ungefär som en hantel, där de två ändarna av ”hanteln” möjliggör att två olika DNA-strängar kan hållas nära varandra. 

​− Att förstå hur CtIP fungerar vid reparation av DNA-brott är ett litet steg framåt för förståelse av DNA-reparation. Att förstå mekanismerna kring reparationen är viktigt för att förstå varför vissa sjukdomar uppkommer, till exempel flera olika sorters cancer. Studier har till exempel visat att CtIP nästan inte finns alls i tumörceller i vissa aggressiva former av bröstcancer, säger Fredrik Westerlund. 

Nästa steg: Hur hålls DNA-ändar ihop?​​

Nästa steg är att studera om ​− och i så fall hur ​− CtIP samarbetar med MRN för att hålla ihop DNA-ändar. Det är känt att CtIP hjälper MRN vid flera andra steg av DNA-reparationen men ingen har ännu studerat hur de växelverkar i detta inledande steg. 

Studien är en del av Robin Öz doktorsavhandling som försvaras den 20 november 2020 och är också den första studien relaterade till det ERC Consolidator-anslag som Fredrik Westerlund fick 2019 för projektet ”Next generation nanofluidics for single molecule analysis of DNA repair dynamics”. 

Text: Susanne Nilsson Lindh

Foto: Martina Butorac och Johan Bodell


Läs hela studien i PNAS:

Phosphorylated CtIP bridges DNA to promote annealing of broken ends​ 


Läs mer om Fredrik Westerlunds forskning: 

ERC-anslag för ny metod att studera DNA-reparation

Hans metoder kan leda till bättre cancerbehandlingar 

​​

Publicerad: fr 04 sep 2020.