Hoppa direkt till innehållet

Information till studenter och medarbetare med anledning av covid-19 (Uppdaterad: 26 februari 2021)

printicon
Publicerad: 09 jun, 2008

Bildandet av DNA:s byggstenar

NYHET Reza Rofougarans avhandling belyser hur cellen tillverkar DNA, vilket är viktigt för den grundläggande kunskapen om och behandlingen av bland annat cancer, afrikansk sömnsjuka och synstörningen progressiv extern oftalmoplegi (adPEO). Disputationen äger rum 13 juni.

DNA består av långa kedjor av de fyra byggstenarna dATP, dCTP, dGTP och dTTP. Byggstenarna kallas med ett samlingsnamn för deoxynukleotider. Varje gång en cell ska dela sig behöver mängden DNA fördubblas. Ribonukleotidreduktas (RNR) är det enzym som producerar deoxynukleotider för denna process. Detta enzym regleras på ett avancerat sätt (genom så kallad alloster reglering), vilket säkerställer att produktionen av deoxynukleotider både är balanserad och håller rätt hastighet.

Om det blir en obalans i de inbördes mängderna av de fyra byggstenarna eller om den totala nivån blir för hög resulterar detta i att fel deoxynukleotider byggs in i de nytillverkade DNA-kedjorna, vilket leder till mutationer och i förlängningen tumörbildning. En del av RNR-regleringen är att enzymaktiviteten kan stängas av av dATP och stimuleras av ATP. Det har tidigare varit svårt att analysera storleken på RNR, eftersom det har en tendens att falla isär i sina två subenheter (alfa och beta) vid användning av konventionella metoder som exempelvis ultracentrifugering.

Genom användning av Sveriges enda GEMMA-instrument (Gas-phase Electrophoretic Mobility Macromolecule Analyzer, GEMMA), visar Reza Rofougaran att dATP inducerar att RNR från Escherichia coli (E. coli, en tarmbakterie) bildar ett inaktivt proteinkomplex (alfa-4-beta-4)som är dubbelt så stort som den enzymatiskt aktiva formen av enzymet (alfa-2-beta-2). Bildandet av stora komplex verkar vara nödvändigt för hämning av enzymaktivitet eftersom muterat RNR med bristfällig dATP-hämning har minskad förmåga att bilda stora komplex.

Fynden ger insikt i hur dATP stänger av enzymaktiviteten, men visar också att RNR från E. coli är olikt det enzym som finns hos däggdjur, vilket Reza Refougaran har visat bildar stora komplex (i detta fall alfa6-beta2) oavsett om ATP eller dATP är närvarande. Detta till trots används E. coli:s RNR ofta som en modell för alla RNR i denna klass. Afrikansk sömnsjuka orsakas av Trypanosoma brucei. Denna parasit sprids av tsetse-flugor i Afrika. Det finns inget vaccin att tillgå, och dagens mediciner är giftiga.

Reza Rofougaran visar att nukleosidanaloger som till exempel adeninarabinosid (Ara-A) bryts ned av parasitens adenosinkinas (ett enzym) och dödar sedan parasiten. T. brucei är 25-100 gånger känsligare mot Ara-A än däggdjursceller. Ara-A verkar genom att den både hämmar cellens energiförsörjning vilket leder till ATP-brist, och genom att den byggs in i nukleinsyror. Läkemedel baserade på Ara-A kan förhoppningsvis utvecklas till nya mediciner mot afrikansk sömnsjuka i framtiden. De deoxynukleotider som produceras i celler kan användas för att tillverka både kärnans och mitokondriernas DNA.

Enzymet TWINKLE (ett helikas) är en del av det mitokondriella maskineriet för DNA-tillverkning. Mutationer i TWINKLE orsakar synstörningen progressiv extern oftalmoplegi (adPEO), en sjukdom som drabbar i vuxen ålder genom ett antal raderingar av baspar i mitokondriernas DNA. Reza Rofougaran visar att TWINKLE:s N-terminal bidrar till dess bindning till enkelsträngat DNA och dess DNA-helikasaktivitet, dvs dess förmåga att katalysera uppdelningen av DNA:s dubbelhelix i två enkelhelixar.

Fredag 13 juni försvarar Reza Rofougaran, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln DNA Precursor Biosynthesis-Allosteric Regulation and Medical Applications. Svensk titel: DNA-syntes: allosterisk reglering och medicinsk tillämpning.

Disputationen äger rum klockan 13.00 i hörsal KB3A9, KBC-huset, Umeå universitet. Fakultetsopponent är professor Staffan Eriksson, Inst. för anatomi, fysiologi och biokemi, SLU, Uppsala biomedicinska centrum (BMC).

Reza Rofougaran är engelskspråkig. Han nås via e-post Reza.Rofougaran@medchem.umu.se, telefon 090-786 78 40 eller mobiltelefon 073-677 90 81. En porträttbild av honom finns att ladda ned från www.umu.se/medfak/aktuellt/bilder/index.html  

Redaktör: Bertil Born