Anzeige
A recent study, published in Nature, now sheds light on a complex regulatory system based on sumoylation and ubiquitination, two important regulatory processes involved in DNA repair and, consequently, the maintenance of genome stability.
The study was conducted by an international team of researchers led by Dana Branzei, Head of the DNA Repair Program at the IFOM Foundation (FIRC Institute of Molecular Oncology) in Milan.
DNA repair occurs during the cell cycle, when cells replicate and divide into 2 daughter cells, thus ensuring the correct functioning and survival of the organism.
In order for the genetic material to be correctly transmitted to the daughter cells, the genome must be faithfully duplicated, through a process known as DNA replication. During DNA replication, the DNA sequences that make up the two complementary DNA strands are copied.
However, it is not unusual that during this replication process DNA lesions occur in one the two DNA strands, caused by the metabolism of the cell itself or by external chemical or physical factors such as ultraviolet radiation. Usually, these lesions are immediately repaired because cells are equipped with extraordinary safeguard systems that protect the genome. Indeed, if a portion of the DNA sequence in one of the two strands is omitted or incorrectly copied during replication, the cell can repair the mistake through a process known as “homologous recombination”.
This process allows the damaged DNA strand to deviate the replication machinery to the healthy complementary strand, from which the missing genetic information can be extracted. Once the damaged portion has been bypassed, the original replication course is resumed and all signs of the deviation are “eliminated”. In this way, replication continues along the initial DNA strands, thus ensuring normal cell cycle progression.
The repair system is extremely quick and efficient, but if it goes wrong or if it is not correctly controlled, the repair defect becomes irreversible and may lead to an accumulation of chromosomal alterations. The final outcome is that the stability of the entire genome is jeopardized, predisposing the organism to cancer or rare genetic syndromes, such as the one of Bloom’s Syndrome, which is characterized by a high risk of developing cancer, notable in early life.
This recombination process is finely regulated and coordinated by sumoylation and ubiquitination: “it was already known that sumoylation and ubiquitination play a role in DNA repair” explained Dana Branzei “however, it was not clear whether, and if so, how, these processes are coordinated in their regulation of enzymes involved in DNA repair”.
The study conducted by Dana Branzei takes advantage of a sophisticated experimental approach that allows DNA replication and repair processes to be directly visualized. Using this approach, Branzei and colleagues have discovered that sumoylation and ubiquitination work together in a tight collaboration; the two processes compete with each other to coordinate and control homologous recombination by activating enzymes in charge of DNA repair and guaranteeing that this process occurs correctly. “By directly visualizing the recombination process we were able to observe how the two distinct molecular mechanisms (sumoylation and ubiquitination) are perfectly coordinated in their control of DNA repair.” continues Branzei “it is as if they were acting as an emergency task force, whose mission is to safeguard the stability of the genome. Task force members are provided with precise guidelines, based on their specific roles, and their actions are coordinated according to the exact operating modes.”
For cancer research, this discovery represents a significant advancement of knowledge and offers promising prospects for the identification of novel therapeutic targets for cancer treatment. In particular, the characterization of the enzymes regulated by the DNA repair “task force” may lead to the development of anti-cancer therapies that specifically target tumour cells, without damaging the genomes of healthy cells.
Elena Bauer | Quelle: alphagalileo
Weitere Informationen: www.ifom-ieo-campus.it
Weitere Berichte zu: Branzei > cell cycle > DNA > DNA repair > DNA sequence > DNA strands > genome stability > molecular mechanism > replication > SafeGuard > Sumoylation > ubiquitination
Wichtige Rolle bei der Steuerung der postnatalen Neurogenese nachgewiesen
21.05.2012 | Universität Ulm
Hitting snooze on the molecular clock: Rabies evolves slower in hibernating bats
21.05.2012 | University of Georgia
Eine Forschungsgruppe der Universität Ulm hat einen neuartigen molekularen Schalter im Gehirn identifiziert, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung der postnatalen Neurogenese im Gyrus dentatus spielt, der Unterregion im Hippocampus, in der lebenslang Nervenzellen aus neuralen Stammzellen gebildet werden.
„Unsere Untersuchungen beschreiben erstmals einen neuen und letztlich unerwarteten Signalweg bei der Regulation der Neurogenese im Hippocampus“, sagt Professor Stefan Britsch, Direktor des Instituts für Molekulare und Zelluläre Anatomie, der die Arbeit dieser Tage gemeinsam mit Dr. Ruth Simon im international renommierten Fachblatt EMBO-Journal veröffentlicht. An dem von der Deutschen ...
Pest, Bakterienruhr und Cholera haben eines gemeinsam: Sie werden von Bakterien ausgelöst, die ihren Wirt mit einem ausgeklügelten Injektionsapparat infizieren.
Über nadelartige Strukturen spritzen sie molekulare Wirkstoffe in ihre Wirtszellen und überlisten so deren Immunabwehr. Forscher vom Göttinger Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie haben in Zusammenarbeit mit Kollegen am Berliner MPI für Infektionsbiologie und der University of Washington in Seattle (USA) jetzt die Struktur einer solchen Nadel im atomaren Detail ...
Mit rund 2,3 Millionen Euro finanziert die Europäische Technologieinitiative „Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking“ (FCH JU) die Entwicklung neuer Wasserstoff-Feststoffspeicher auf Basis von Borhydriden. Diese Verbindungen nehmen besonders viel Wasserstoff auf, die Tanks bleiben dadurch kompakt. Koordiniert wird das Projekt „Bor4Store“ vom Institut für Werkstoffforschung im Helmholtz-Zentrum Geesthacht.
Bei Preisen um 1,70 Euro pro Liter Treibstoff und den hohen Preisen für Heizöl sehnt sich so mancher Autofahrer, Hausbesitzer oder Mieter nach günstigen Alternativen. So viel ist sicher: Benzin und Heizöl werden zukünftig nicht billiger — auch weil unsere Erdölreserven knapper werden. Wissenschaft und Industrie setzen als eine mögliche ...
Einem Bayreuther Forschungsteam gelingt die biomimetische Herstellung von Eierstielen – mit weitreichenden Anwendungsperspektiven für die Industrie
Was am seidenen Faden hängt, ist vor Feinden sicher. Nach diesem Prinzip schützen die Florfliegen ihren Nachwuchs, wenn sie ihre Eier an selbst produzierten, hochgradig belastbaren Seidenfäden herabhängen lassen. Diese Eierstiele künstlich nachzubauen, ist jetzt erstmals einem Team um Prof. Dr. Thomas Scheibel und Dipl.-Biol. Felix Bauer an der Universität ...
Das Labor für Umweltmesstechnik der Fachhochschule Düsseldorf unter der Leitung von Prof. Dr. Konradin Weber hat zusammen mit der Dürener Firma TIB Infrared Solutions einen ausgedehnten Forschungsflug zur ELGIN-Gasbohrinsel in der Nordsee zwischen Schottland und Norwegen unternommen.
Bei der Bohrinsel war am 25. März 2012 ein Gasleck entstanden, bei dem große Mengen von Methan-Gas austraten. Aufgrund einer befürchteten Explosionsgefahr wurde daraufhin eine drei Meilen umfassende Sperrzone rings um die Bohrinsel errichtet.
Wegen der Dringlichkeit durch mögliche Umweltgefährdungen erhielten die Düsseldorfer Wissenschaftler eine Einfluggenehmigung für die Sperrzone und ...
Anzeige
Anzeige

Wichtige Rolle bei der Steuerung der postnatalen Neurogenese nachgewiesen
21.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
AUTOMATICA 2012 eröffnet mit Hallenzuwachs
21.05.2012 | Messenachrichten
University of Nevada, Reno, scientists design indoor navigation system for blind
21.05.2012 | Informationstechnologie
Faktor Mensch in der Automobil-Produktion
21.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
TU9-Universitäten bei der 64. NAFSA-Konferenz 2012 in Houston, Texas (USA)
21.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Deutscher Ärztetag tagt in Nürnberg
21.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten