Weill’deki araştırmacılar tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırmaya göre DNA’yı replikasyon için hazırlayan bir protein olan Cornell Medicine, aynı zamanda replikasyon sürecini kontrol altında tutarak biyolojide uzun süredir devam eden bir gizemi çözüyor. Araştırma yakın zamanda Molecular Cell dergisinde yayınlandı.
İnsanların ve diğer tüm yüksek organizmaların hücreleri, bölünmeden önce genomlarının doğru bir şekilde eşlenmesini garanti etmek için gelişmiş bir kontrol noktaları ve lisanslama proteinleri sistemi kullanır. Hücre bölünmesine hazırlanırken, lisans proteinleri DNA’daki belirli yerlere bağlanarak onları replikasyon orijinleri olarak işaretler. Hücre döngüsünün DNA sentezi aşaması yalnızca bu belirlenmiş bölgelerde replikasyonu başlatır ve mevcut anlayışa göre yalnızca “ateşler” veya bir kez başlatır.
Yine de bu modelde çok önemli bir nokta eksikti. Weill Cornell Medicine’de Joseph Hinsey Hücre ve Gelişim Biyolojisi Profesörü olan kıdemli yazar Dr. Tobias Meyer, “Bu lisanslamanın gerçekleşmesine izin veren aynı faktör, yalnızca bu replikasyon kökenleri ateşlendikten sonra bozulur” dedi. “Prensipte, hücre bu lisanslama makinelerini zaten eşlenmiş olan DNA’ya yükleyebilir, yani iki kopya yerine, DNA’nın o bölümünün üç ya da dört kopyasını alıyorsunuz ve bu hücrelerin genom bütünlüğünü kaybetmesi bekleniyor ve öl ya da kanser ol.”
Hücrelerin bu kaderden nasıl kaçtığını anlamak zor oldu. Hem Stanford Üniversitesi’nde hem de Weill’de bu proje üzerinde çalışmış bir yüksek lisans öğrencisi olan birinci yazar Nalin Ratnayeke, “Hücre döngüsünün DNA sentezi aşamasının ilk dakikalarındaki olayları incelememiz gerekiyordu, bu nedenle bu çok geçici bir dönem” dedi. Dr. Meyer’in laboratuvarında Cornell Medicine. Laboratuvar, 2020’de Weill Cornell Medicine’e taşındı. Bu zor deneysel sorunu çözmek için Ratnayeke, büyüyen binlerce hücreyi aynı anda izlemek, çoğalan hücreleri hareket halindeyken yakalamak ve lisanslama ve çoğaltma faktörlerinin faaliyetlerini analiz etmek için bilgisayar destekli mikroskopi kullandı.{ 4}
Çalışma, iyi bilinen bir lisanslama faktörü olan CDT1’in yalnızca bir DNA segmentinin bir replikasyon orijini olması için lisans vermekle kalmayıp, aynı zamanda DNA replikasyonu için bir fren görevi görerek CMG helikaz adı verilen temel bir replikasyon enziminin çalışıyor. DNA sentezlemeye başlamak için, hücrenin enzimlerinin önce CDT1’i parçalaması gerekir. Ratnayeke, “Hücre döngüsünün izin verme aşamasından hücre döngüsünün ateşleme aşamasına bu geçişi koordine etmek için daha önce önerilen mekanizmalar, lisanslama faktörlerinin engellenmesine bağlıydı” dedi ve “burada tanımladığımız mekanizma aslında tam tersi… lisanslama faktörü CDT1’in kendisi DNA sentezinin ilerlemesini engelliyor.”
Bilim adamları, sonuçlarını doğrulamak için, engelleyici mekanizmanın bir formülde özetlenebileceğini bulan Birleşik Krallık, Cambridge’deki Tıbbi Araştırma Konseyi’ndeki meslektaşlarıyla işbirliği yaptı. Tüm DNA sentezi sürecini bir test tüpünde saflaştırılmış bileşenlerle yeniden üreten basitleştirilmiş sistem. Aynı zamanda biyokimya profesörü ve aynı zamanda Sandra ve Edward Meyer Kanser Merkezi üyesi olan Dr. Weill Cornell Medicine.
Çoğaltma lisanslamasındaki başarısızlıklar hücreleri öldürebildiğinden veya kanserli hale getirebildiğinden, sonuçlar hücre sağlığı ve hastalığı hakkında yeni bir anlayış sağlar. Ratnayeke, “Cdt1 inhibisyonunda neler olup bittiğini mekanik olarak belirlemeye yönelik gelecekteki çalışmalar, CMG helikazın nasıl çalıştığına dair biyofizik hakkında daha fazla fikir verecek ve bu kompleksin ilaçlar kullanılarak hedeflenebilecek belirli bölgelerini kesin olarak belirleyecektir” dedi.
Referans: “CDT1, kaynak lisansını DNA sentezinden ayırmak için erken S fazında CMG helikazını inhibe eder”, yazan Nalin Ratnayeke, Yasemin Barış, Mingyu Chung, Joseph T.P. Yeeles ve Tobias Meyer, 5 Ocak 2023, Molecular Cell.
DOI: 10.1016/j.molcel.2022.12.004