dNTP som cellulära regulatorer
- Diarienummer
- F06-0007
- Start- och slutdatum
- 080301-131231
- Beviljat belopp
- 8 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- Umeå University
- Forskningsområde
- Livsvetenskaperna
Summary
Deoxyribonukleotider (dNTP) är DNA:s byggstenar. Deras in vivo koncentration är väldigt låg (100- till 1000-gånger lägre än motsvarande NTP) och strikt reglerad av en mängd olika mekanismer. Det är oklart varför dNTP-koncentrationen är så strikt reglerad i alla eukaryoter. Ett antal observationer talar för att dNTP har reglerande funktioner: (i) en ökning av dNTP-koncentrationen efter DNA-skada till nivåer över de normala är hos jäst nödvändig för överlevnad, (ii) fluktuationer i dNTP-koncentrationen under cellcykeln påverkar initieringen av DNA-replikationen, (iii) ett antal proteiner (inkluderande Apaf-1, en viktig apoptosreglerare, och RecA, ett viktigt DNA-reparations protein) stimuleras bättre av dATP än av ATP. Om dNTP har reglerande funktioner kan dessa förklara behovet av den strikta regleringen av dNTP-koncentrationen. Med hjälp av biokemi och genetik ska jag studera de dNTP-reglerade processerna, identifiera nya dNTP-bindande proteiner samt undersöka hur dNTP reglerar cellcykeln, DNA-replikationen, DNA-reparation och apoptos. De biokemiska metoderna inbegriper dNTP-affinitetskromatografi för att rena fram dNTP-bindande proteiner från jäst och däggdjur följt av identifiering av dessa proteiner mha masspektrometri. Det genetiska tillvägagångssättet inleds med en screen för jästmutanter som överlever vid hög dNTP-koncentration men inte vid låg, och vice versa. Om projektet lyckas kommer det att etablera dNTP som en ny klass av regulatoriska molekyler.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.