Dne 6. března 2025 obhájil náš kolega Dávid Lukáč, výzkumník Laboratoře integrity genomu, svou disertační práci na téma „DNA Replication and Cancer“.
Školitel: Pavel Moudrý
Oponenti: Apolinar Maya-Mendoza (Danish Cancer Institut, Kodaň, Dánsko) a Juan Bautista de Sanctis
Gratulujeme!
DNA Replication and Cancer
Dávid Lukáč
Abstrakt:
Replikace DNA je nezbytný proces zdvojení genomu během buněčného dělení, který vyžaduje přesnou regulaci, aby se zabránilo genomové nestabilitě. Replikace DNA probíhá obousměrně – vedoucí řetězec je syntetizován DNA polymerázou kontinuálně, zatímco opožďující se řetězec je DNA polymerázou syntetizován diskontinuálně ve formě krátkých úseků označovaných jako Okazakiho fragmenty. Syntéza opožďujícího se řetězce byla v řadě studií identifikována jako zranitelné místo nádorových buněk, na které lze terapeuticky cílit. Byla vyslovena hypotéza, že zpracování Okazakiho fragmentů může být limitujícím faktorem zrychlení replikačních vidlic indukovaného inhibitory PARP. K ověření této hypotézy byl použit emetin, látka popisovaná jako specifický inhibitor syntézy opožďujícího se řetězce. Bylo však zjištěno, že emetin necílí výhradně na syntézu opožďujícího se řetězce, ale inhibuje replikaci DNA na vedoucím i opožďujícím se řetězci. Emetin nezpůsobuje rozpojení řetězců (strand uncoupling), o čemž svědčí absence tvorby ssDNA a nepřítomnost akumulace RPA32. Emetin navíc neindukoval odpověď na poškození DNA ani aktivaci kontrolních bodů, což naznačuje, že inhibice replikace DNA emetinem není způsobena replikačním stresem. Bylo prokázáno, že mechanismem, jímž emetin potlačuje replikaci DNA, je inhibice proteosyntézy, nikoli specifická inhibice syntézy opožďujícího se řetězce. Poly(ADP)-ribosylace je posttranslační modifikace, při níž enzym poly(ADP-ribóza)polymeráza (PARP) připojuje k proteinům řetězce poly(ADP-ribózy) (PAR). V kontextu poškození DNA hraje PARylace důležitou roli v buněčné odpovědi na poškození DNA.
Výzkum jiných skupin naznačil, že zvýšená PARylace se specificky vyskytuje během S-fáze na nezpracovaných Okazakiho fragmentech při replikaci DNA. Při použití specifických inhibitorů POLA1, jako jsou ADA a CD437, bylo pozorováno, že PARylace specifická pro S-fázi se nesnižuje, ale naopak zvyšuje v reakci na replikační stres způsobený rozpojením řetězců. V souladu s těmito zjištěními vedla mírná (nízká dávka, dlouhé trvání) inhibice POLA1 k rozpojení řetězců spolu s poklesem PARylace bez spuštění odpovědi na poškození DNA, což naznačuje, že syntézu opožďujícího se řetězce lze specificky inhibovat bez vyvolání replikačního stresu. Deplece POLA1 navíc PARylaci nesnížila; část buněk však vykazovala výrazně vyšší PARylaci a fosforylaci yH2AX. Po vyloučení těchto buněk s vysokým signálem se potvrdil pokles PARylace specifické pro S-fázi po depleci POLA1. Na závěr bylo navrženo, že pro specifické studium inhibice syntézy opožďujícího se řetězce je nejlepší alternativou mírná inhibice POLA1, neboť emetin inhibuje replikaci DNA především prostřednictvím předcházející inhibice proteosyntézy, a nikoli specifickým cílením na syntézu opožďujícího se řetězce.
Celá práce je k dispozici zde.
Foto: Denisa Pavelková
