Von Brustkrebsgenen gereinigtes Protein

Von Brustkrebsgenen gereinigtes Protein
Von Brustkrebsgenen gereinigtes Protein
Anonim

Ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Ursprünge von familiärem Brustkrebs wurde von zwei Wissenschaftlerteams an der University of California, Davis, gemacht. Die Forscher haben zum ersten Mal das vom Brustkrebsanfälligkeitsgen BRCA2 produzierte Protein gereinigt und damit die Rolle des Onkogens bei der DNA-Reparatur untersucht.

Die Ergebnisse werden online am 22. August in den Zeitschriften Nature und Nature Structural and Molecular Biology veröffentlicht. Sie eröffnen neue Möglichkeiten, Brustkrebs zu verstehen, zu diagnostizieren und möglicherweise zu behandeln.

BRCA2 ist dafür bekannt, an der Reparatur beschädigter DNA beteiligt zu sein, aber wie es genau mit anderen Molekülen zur Reparatur von DNA zusammenarbeitet, war unklar, sagte Stephen Kowalczykowski, angesehener Professor für Mikrobiologie am UC Davis College of Biological Sciences, UC Davis Mitglied des Krebszentrums und leitender Autor des Nature-Artikels.

"Der Besitz des gereinigten Proteins ermöglicht viel detailliertere Studien seiner Funktionsweise", sagte Kowalczykowski.

Kowalczykowskis Gruppe hat das Protein aus menschlichen Zellen gereinigt; Eine weitere Gruppe unter der Leitung von Professor Wolf-Dietrich Heyer, ebenfalls in der Abteilung für Mikrobiologie der UC Davis und Leiter des molekularen Onkologieprogramms des Cancer Center, verwendete gentechnische Techniken, um das menschliche Protein in Hefe herzustellen. Diese Arbeit wurde in Nature Structural and Molecular Biology veröffentlicht.

Die beiden Ansätze ergänzen sich, sagte Heyer, und die beiden Teams haben die ganze Zeit über gesprochen und zusammengearbeitet.

"Es ist schön, die beiden vergleichen zu können und keine Meinungsverschiedenheiten zwischen den Ergebnissen zu sehen", sagte Heyer.

Experimente mit dem BRCA2-Protein bestätigen, dass es bei der Reparatur beschädigter DNA eine Rolle spielt. Es fungiert als Vermittler, indem es einem anderen Protein, RAD51, hilft, sich mit einem einzelnen DNA-Strang zu verbinden und seine Aktivität zu stimulieren. Ein BRCA2-Molekül kann bis zu sechs RAD51-Moleküle binden.

Der RAD51/DNA-Komplex sucht dann nach dem passenden DNA-Strang des anderen Chromosoms, um eine exakte Reparatur durchzuführen.

Wenn das BRCA2/RAD51-DNA-Reparatursystem nicht funktioniert, greift die Zelle auf andere, fehleranfälligere Methoden zurück.

"Es steht an der Spitze des regulatorischen Schemas der DNA-Reparatur", sagte Kowalczykowski. Ihre DNA wird ständig geschädigt, selbst wenn Sie den Kontakt mit Karzinogenen vermeiden. Wenn dieser Schaden nicht behoben wird, häufen sich Fehler, sagte Kowalczykowski. Diese Fehler können schließlich zu Krebs führen.

Das BRCA2-Gen wurde 1994 entdeckt. Mutationen in BRCA2 sind mit etwa der Hälfte aller Fälle von familiärem Brust- und Eierstockkrebs (Fälle, bei denen die Neigung zur Entwicklung von Krebs erblich zu sein scheint) verbunden und bilden die Grundlage für die Genetik Tests.

Aber die Reinigung des vom Gen hergestellten Proteins hat sich als schwierig erwiesen.

"Es ist sehr groß, es drückt sich nicht gut aus und zersetzt sich leicht", sagte Kowalczykowski.

Ryan Jensen, ein Postdoktorand in Kowalczykowskis Labor, gelang es nach dem Testen vieler verschiedener Zelllinien, ein BRCA2-Gen in eine menschliche Zelllinie einzuführen und es als ganzes Protein zu exprimieren (zu produzieren). Jensen und ein weiterer Postdoc, Aura Carreira, testeten das gereinigte Protein auf seine Funktion bei der Reparatur beschädigter DNA.

Jie Liu, ein Postdoktorand in Heyers Labor, fand heraus, dass ein viel kleineres Protein namens DSS1 BRCA2 dazu stimulierte, funktionelle RAD51/DNA-Komplexe zusammenzubauen. Zusammen mit Liu reinigten die wissenschaftliche Mitarbeiterin Tammy Doty und der Bachelor-Student Bryan Gibson von der UC Davis (jetzt Doktorand an der Cornell University) die menschlichen BRCA2- und DSS1-Proteine ​​aus Hefe.

Eine Anwendung des gereinigten Proteins wäre die Herstellung von Antikörpern gegen BRCA2, die in Testkits als Ergänzung zu bestehenden Gentests verwendet werden könnten, sagte Kowalczykowski.

Eine aufregendere Möglichkeit, sagte er, wäre es, das System zu verwenden, um nach Medikamenten zu suchen, die die Wechselwirkung zwischen BRCA2, RAD51 und DNA aktivieren oder hemmen.Viele Krebsbehandlungen wirken, indem sie Brüche in der DNA erzeugen, und ein Medikament, das selektiv einen bestimmten DNA-Reparaturweg absch altet – was es den Krebszellen erschwert, sich zu erholen – könnte die Zellen anfälliger für eine Behandlung machen. Diese Strategie wird bereits von einer neuen Klasse von Medikamenten namens PARP-Inhibitoren genutzt, die sich derzeit in klinischen Studien befinden. PARP-Inhibitoren zielen auf einen alternativen DNA-Reparaturweg ab, den Zellen nutzen, wenn der BRCA2-Reparaturweg nicht verfügbar ist.

Das BRCA2-Protein kann auch verwendet werden, um zu untersuchen, wie verschiedene Mutationen die Funktion des Gens beeinflussen.

"Wir fangen gerade erst an, an der Oberfläche zu kratzen und mehr über die Mechanismen und Wechselwirkungen mit anderen Faktoren zu verstehen", sagte Kowalczykowski.

Die Arbeit wurde durch Zuschüsse der National Institutes of He alth, des Brustkrebsforschungsprogramms des US-Verteidigungsministeriums, der Susan G. Komen Breast Cancer Foundation und des UC Davis Cancer Center unterstützt. Jensen wurde durch ein Stipendium der American Cancer Society unterstützt; Carreira wurde durch ein Stipendium des spanischen Ministeriums für Bildung und Wissenschaft und Liu durch ein Stipendium des Forschungsprogramms für Tabakkrankheiten unterstützt.

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