מחקר בהובלת אוניברסיטת IOWA חשף את המבנה הבלתי צפוי שאומץ על ידי חלבון תיקון ה- DNA Rad52 מכיוון שהוא קושר ומגן על שכפול ה- DNA בתאים חלוקת. הבנה מבנית ומכניסטית חדשה זו של מתחם Rad52-DNA עשויה לעזור לחוקרים לפתח תרופות נגד סרטן חדשות.
"RAD52 הוא יעד תרופתי נחשק לטיפול בסוגי סרטן עם ליקויים בתיקון DNA, כולל סרטן שד ושחלות, וכמה גליובלסטומות", מסבירה מריה מרווחים, PhD, פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית במכללת UI Carver לרפואה, ומחברת הבכירה של המחקר החדש שפורסמה ב -2 באפריל ב -2 טֶבַעו
חלבון זה הוא יעד אטרקטיבי לתרופות נגד סרטן חדשות מכיוון שלמרות שהוא ניתן לחלוקה בתאים אנושיים בריאים, RAD52 הופך חיוני להישרדות של תאי סרטן, החסר בתפקוד לתיקון DNA, כמו אלה עם פגמים בגנים BRCA1 ו- BRCA2. "
מריה מרגלים, פרופסור, ביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, המכללה לרפואה של קרבר, אוניברסיטת איווה
סרטן עם ליקויים לתיקון DNA תלוי בחלבונים אחרים כדי לספק מסלולי גיבוי לתיקון DNA, המאפשר לתאי הסרטן להתפשט במהירות ולשרוד למרות נזק ל- DNA. RAD52 הוא אחד מאותם חלבונים. המשמעות היא שמולקולות החוסמות את RAD52 ומונעות את התפקוד יכולות להועיל לטיפול בסוגי סרטן אלה.
כבר הוכח כי מעכבי RAD52 יכולים להרוג באופן סלקטיבי תאים סרטניים ולמזער את הרעילות הקשורה להקרנות וכימותרפיה. יכולת זו דומה לפעולה של התרופות הראשונות שאושרו למיקוד לסרטן חסרי BRCA1/2, מעכבי PARP (PARP (פולי-ADP-Ribose) מעכבים, הנמצאים כעת בשימוש קליני. בעוד שכמעט 15% מהמטופלים שטופלו במעכב ה- PARP אולפריב נותרו ללא מחלות במשך יותר מחמש שנים, רבים מפתחים עמידות במהלך השנה הראשונה.
"מיקוד ל- RAD52 (ללא תלות או יחד עם עיכוב PARP) יגדיל את הרפרטואר של טיפולים זמינים", אומר SPIES. "עם זאת, כדי לפתח תרופות שיעכבו את RAD52 בתאי סרטן, עלינו להבין קודם כיצד RAD52 מתפקד ברמה המולקולרית, המבנית והתאית."
צורה חדשה חושפת יעדים אפשריים לטיפול תרופתי
העובדה שנראה כי RAD52 ניתנת לחלוקה בתאים אנושיים רגילים אך חיונית להישרדות של תאי סרטן החווים תיקון DNA פגום יוצרת הן יתרון והן אתגר. היתרון הוא כי עיכוב RAD52 צריך להרוג תאים סרטניים עם השפעה שלילית מינימלית על התאים הבריאים של המטופל. האתגר הוא להבין אילו פונקציות ותכונות של RAD52 צריכות להיות ממוקדות.
במחקר החדש מרגלים וצוות ממשק המשתמש שלה, בשיתוף פעולה עם פייטרו פיצ'רי, דוקטורט, פרופסור לרפואה מולקולרית, באיסטוטו סופר -סניטה, ברומא, איטליה, ומ 'אשלי מרוצים, פרופסור לטיפול בתפקוד, על ידי פרט, על ידי פרט, על ידי פרט, על ידי פרט, על פי מידע, חלבון.
מבנה טבעת כפול מגן על DNA
מרגלים ופיצ'יירי גילו בעבר כי RAD52 חשוב בהגנה על מזלגות שכפול DNA שנקבעו. עבודתם העלתה כי פונקציה חדשה זו של RAD52 מקלה על הישרדותם של תאי סרטן.
במחקר החדש, צוות ה- Spies השתמש במיקרוסקופיית אלקטרונים קריוגנית (CryoeM) כדי להראות כי חלבוני RAD52 יוצרים מבנה דמוי סליל בלתי צפוי המורכב משתי טבעות של RAD52, שכל אחת מהן מכילה 11 עותקים של חלבון, העוסקת בכל שלושת הזרועות של "מזלג שכפול ה- DNA," מעשבים מחדש על מבנה המזלג, ומגנים על שדדניתו.
כדי להשיג תמונה זו, הצוות יצר מצע DNA, הדומה למזלג שכפול DNA שנקבע. המצע מתקן את מתחם RAD52 במקום על ידי הבאת שתי הטבעות יחד עם שלוש זרועות ה- DNA. תכונות ה- DNA היחידות והכפולות הן מקיימות אינטראקציה עם RAD52 ומחזיקים את המבנה במקום, ומאפשרים לצוות להשיג מבנה תלת-ממדי מפורט של קומפלקס ה- DNA החלבוני כולו.
באמצעות מיקרוסקופים מתמחים שנבנו במעבדה של Spies, החוקרים הצליחו לפקח גם על עסקאות RAD52-DNA ברמה המולקולה היחידה, וחשפו כי הגנת המזלג מתרחשת באמצעות אינטראקציות דינאמיות של חלבון DNA.
"למרות שמבנה הטבעת היחיד נצפה בעבר, זהו המבנה הראשון המציג את שתי הטבעות יחד ב- DNA, עושה משהו לא צפוי", אומר מרפיז. "מבנה חדש זה מספק רמזים לאילו אזורים חשובים בחלבון ניתן למקד לגילוי תרופות עתידי."
מיקוד ל- RAD52 ליצירת תרופות לסרטן חדשות
לצוות של SPIES כבר יש מולקולות קטנות הקושרות ומעכבות את RAD52, אך כדי לפתח מולקולות אלה לתרופות הניתנות לבדיקה, הן צריכות להיות מעודנות ולשנות עוד יותר כדי להפוך אותם ליעילים וספציפיים יותר.
התוצאות של העבודה המבנית והביו-פיזית של מעבדת מרגלים הושלמו על ידי מחקרים חישוביים על ידי M. Ashley Spies, והדמיה מבוססת תאים וסופר-רזולוציה על ידי קבוצת פיצ'רי ברומא. בשילוב, מאמצי המעבדות חשפו את החשיבות של ארכיטקטורת RAD52 של שתי הטבעות ליכולתה לפעול כשומר סף שכפול DNA ולהישרדותם של תאי סרטן.
"עבודה זו וידע המבנה שלנו-פעילות שנצברו במחקר זה מגדירים עבודה עתידית על הבנת הפעילויות והרגולציה של RAD52 ומציעה יעדים חדשים לעיכוביה", אומר SPIES. "יש לקוות, מידע זה יעזור לנו לפתח מעכבים חדשים של חלבון זה ולהקיש על הפוטנציאל של RAD52 כמטרה תרופתית נגד סרטן."
בנוסף למרייה מרגלים, פיצ'רירי ואשלי מרגלים, צוות המחקר כלל גם מחברי עופרת משותפת מסאיושי הונדה, PHD, Mortezaali (ALI) Razzaghi, PhD, שניהם מדעני מחקר במעבדת UI של המרגלים. בנוסף, מרגלים מזכירים את המומחיות של ניק שניקר, PhD, ולוקש גאר, דוקטורט, הדירקטורים הנוכחיים והשעבר של גרעין חלבון ממשק המשתמש וקריסטלוגרפיה לסיועם בהתחלת המחקרים המבניים של RAD52.
המחקר מומן בחלקו על ידי מענקים מהמכון הלאומי לסרטן, חלק מה- NIH.
