Nowe czynniki regulujące punkty kontrolne cyklu komórkowego w odpowiedzi na uszkodzenia w DNA CHECKTWO

DNA komórkowe jest nieustannie narażone na uszkodzenia wywoływane przez różnorodne czynniki endogenne, takie jak reaktywne formy tlenu powstające jako produkty uboczne metabolizmu tlenowego, jak i czynniki egzogenne, na przykład promieniowanie o wysokiej energii. Aby chronić swój materiał genetyczny, komórki wykształciły złożony zestaw reakcji adaptacyjnych aktywowanych w odpowiedzi na uszkodzenie DNA, które łącznie określane są jako odpowiedź na uszkodzenia DNA (DDR, ang. DNA Damage Response). Aktywacja DDR obejmuje skoordynowane uruchomienie mechanizmów naprawy DNA, zmiany w konfiguracji chromatyny, zmiany w ekspresji genów (na poziomie transkrypcyjnym, posttranskrypcyjnym i translacyjnym), indukcję zaprogramowanej śmierci komórki oraz zatrzymanie cyklu komórkowego (indukcja punktów kontrolnych).

Dysregulacja któregokolwiek z aspektów DDR może mieć katastrofalne skutki, a obecnie wiadomo, że wadliwa odpowiedź DDR jest silnym czynnikiem sprzyjającym rozwojowi nowotworów. Szczególnie problematyczne są defekty w kontroli cyklu komórkowego po uszkodzeniu DNA, ponieważ mogą prowadzić do ostrej śmierci komórki lub aneuploidii (w przypadku prób mitozy z licznymi podwójnymi pęknięciami nici DNA), co zagraża stabilności genomu. Istnieje kilka punktów kontrolnych cyklu komórkowego aktywowanych w odpowiedzi na uszkodzenia DNA na konkretnych jego etapach: punkt kontrolny G1, wewnątrz fazy S (intra-S) oraz punkt kontrolny G2/M. Punkt kontrolny G1 ma kluczowe znaczenie, ponieważ jego zadaniem jest zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G1, zapobiegając replikacji uszkodzonego DNA. Punkt ten funkcjonalnie zależny jest od białka p53 i zapobiega kolizjom między maszynerią replikacyjną a uszkodzonym DNA. Ponieważ gen p53 jest inaktywowany w ponad połowie wszystkich przypadków raka u ludzi, komórki te stają się zależne od innych punktów kontrolnych w celu ochrony przed niestabilnością genomu — głównie od punktu kontrolnego G2/M.

W związku z tym firmy farmaceutyczne poświęcają wiele wysiłku na opracowanie skutecznych i bezpiecznych farmakologicznych inhibitorów punktu kontrolnego G2/M, ukierunkowanych na różne białka efektorowe tych punktów (głównie kinazy). Co ważne, identyfikacja dodatkowych białek i mechanizmów regulujących punkt kontrolny G2/M mogłaby znacząco poszerzyć naszą wiedzę na temat DDR i potencjalnie otworzyć nowe możliwości dla celowanych terapii onkologicznych.

Niedawno zidentyfikowaliśmy dwa nowe białka regulujące punkt kontrolny G2/M: LZIC i LYAR. Oba czynniki są ewolucyjnie konserwowane, jednak żadne z nich nie ma jasno określonej funkcji molekularnej. Inaktywacja LZIC w hodowlach komórkowych prowadzi do osłabionej indukcji późnego punktu kontrolnego G2/M po napromieniowaniu, zaburzonego przekazywania sygnału z uszkodzenia DNA do maszynerii cyklu komórkowego oraz do aneuploidii. Z kolei wyciszenie LYAR za pomocą siRNA powoduje prawidłowe działanie późnego punktu kontrolnego G2/M, ale zaburzoną indukcję wczesnego punktu kontrolnego G2/M zależnego od ATM.

W ramach tego projektu planujemy określić, w jaki sposób LZIC i LYAR regulują indukcję oraz utrzymanie punktów kontrolnych G2/M na poziomie molekularnym. Ponadto będziemy poszukiwać interakcji syntetycznie letalnych między LZIC/LYAR a innymi szlakami DDR, które mogłyby zostać wykorzystane w onkologii do opracowania nowych, celowanych terapii. Na koniec zbadamy wzorce ekspresji LZIC i LYAR w raku płuca, który charakteryzuje się wrodzoną niestabilnością genomu, oceniając ich przydatność jako biomarkerów w onkologii. Spodziewamy się, że dane eksperymentalne uzyskane w ramach tego projektu znacząco poszerzą naszą wiedzę o mechanizmach fizjologicznego i patologicznego DDR, jak również wspomogą działania diagnostyczne i terapeutyczne w onkologii.