dNTP as cellular regulators
- Reference number
- F06-0007
- Start and end dates
- 080301-131231
- Amount granted
- 8 500 000 SEK
- Administrative organization
- Umeå University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Deoxyribonucleotides (dNTP) are the DNA building blocks. Their in vivo concentration is very low (100- to 1000-fold lower than the corresponding NTP) and is strictly regulated. Why the dNTP concentration is strictly regulated by multiple mechanisms in all eukaryotes is not completely understood. Several observations suggest that dNTP have regulatory functions: (i) the increase in dNTP concentration after DNA damage above normal levels is crucial for survival in yeast, (ii) fluctuation of dNTP concentration during cell cycle affects the initiation of DNA replication (iii) a number of proteins (including Apaf-1, a key regulator of apoptosis and RecA, an important DNA repair protein) are stimulated by dATP better than by ATP. The existence of a regulatory function(s) would explain the strict regulation of dNTP concentration. Using biochemical and genetic approaches, I will systematically study the dNTP-regulated processes, identify novel dNTP-binding proteins and investigate how dNTP control the cell cycle, DNA replication, DNA repair and apoptosis. The biochemical approach will include dNTP affinity chromatography for purification of yeast and mammalian dNTP-binding proteins followed by their identification using mass-spectrometry. The genetic approach will start with a screen for yeast mutants that survive in the presence of high dNTP concentration but not low, and vice versa. If successful, this project will establish dNTP as a new class of regulatory molecules.
Popular science description
Arvsmassan (DNA) innehåller fyra olika byggstenar. Byggstenarna (som även kallas dNTP) måste finnas i rätt mängd och inbördes proportioner när DNA ska kopieras eller repareras. Det finns ett flertal mekanismer som strikt reglerar dNTP koncentrationen i cellen. Vid för låga dNTP koncentrationer stannar DNA-syntesen av. Vi har visat att även konstant för höga dNTP koncentrationer leder till avstannad DNA syntes. Därtill leder konstant för hög dNTP koncentration till att en DNA-skadeinducerade skyddsmekanism, som normalt aktiverar DNA-reparation vid skador på DNA, inte fungerar. Det finns dessutom ett antal proteiner som man vet binder till och aktiveras av dNTP-molekyler. Vi tror därför att dNTP inte bara är DNA-byggstenar utan även kan bidra till att reglera viktiga processer i cellen. Huvudsyftet med detta projekt är att förstå DNA-byggstenarnas roll i kontrollen av en rad viktiga processer för cellen såsom cellens livscykel, kopiering av DNA, DNA-reparation, aktivering av den DNA-skadeinducerade skyddsmekanismen och programmerad celldöd. Vi vill identifiera nya proteiner som påverkar dessa processer och som dessutom regleras av dNTP-koncentrationen. Om hypotesen stämmer kommer projektet visa att DNAs byggstenar även utgör en ny grupp av signalmolekyler som reglerar en rad viktiga fysiologiska processer, både hos mikroorganismer och hos däggdjur. Den nya kunskapen kommer att vara till nytta inom den basala biologiforskningen men även kliniskt där den kan medföra nya möjligheter för dNTP och dNTP-reglerade processer i behandlingen av cancer och olika mikrobiella infektioner, samt möjligheter att motverka uppkomsten av mikrobiell drogresistens.