Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Novel mechanisms in activation of ATR kinase

Alternativ tittel: Aktivering av ATR-kinasen

Tildelt: kr 9,5 mill.

Når en kreftpasient behandles med stråleterapi eller ulike typer kjemoterapi, drepes kreftcellene ved å påføre dem DNA-skade. Derimot klarer noen kreftceller å forhindre dette ved å aktivere signalveier inne i cellene som fører til at DNA blir reparert. Aktivering av ATR-kinasen er en viktig komponent av slike signalveier, og hemmere av ATR-kinasen er for tiden under klinisk utprøving. DNA-skade kan også oppstå spontant i celler på grunn av feil når de replikerer DNA. En av grunnene til at DNA-skade oppstår er konflikter mellom DNA-replikasjon og andre prosesser som skjer samtidig på DNA, slik som DNA-transkripsjon. Ved starten av dette prosjektet hadde vi nylig oppdaget en ukjent mekanisme i cellene som bidrar til aktivering av ATR-kinasen via transkripsjonsprosessen. Hovedmålet i dette prosjektet var å utforske denne mekanismen nærmere og å forstå hvordan DNA-replikasjon påvirkes av denne mekanismen. Våre resultater viser at ATR-kinasen kan aktiveres via en signalvei fra RNA polymerase 2, et enzym som utfører DNA-transkripsjon i cellene. Fosfatasen PNUTS-PP1 motvirker ATR-aktivitet ved å defosforylere RNA polymerase 2. Dessuten bidrar CDC73, en faktor som binder til fosforylert RNA polymerase 2, til å regulere denne ATR-aktviteten. I tillegg har vi funnet at PNUTS-PP1 sammen med bindingspartneren WDR82 er viktig for å opprettholde normal DNA-replikasjon i cellene, ved å forhindre kollisjoner mellom DNA-transkripsjon og DNA-replikasjon. Særlig har vi funnet at defosforylering er nødvendig for å få degradert og fjernet RNA polymerase 2 fra kromatin, for derved å unngå kollisjoner med DNA-replikasjon. Dersom defosforyleringen hemmes, øker slike kollisjoner og DNA-replikasjonen hemmes. I løpet av dette arbeidet utviklet vi også en ny metode til å måle kromatinbundet RNA polymerase 2 i enkeltceller. Metoden benytter væskestrømscytometri. Cellene kan farges med antistoffer til ulike fosforylerte former av RNA polymerase 2 som representerer alle trinnene i transkripsjonsprosessen. Ved hjelp av denne metoden oppdaget vi at den promotorproksimale fraksjonen av RNA polymerase 2 noe uventet degraderes i cellene. Alt i alt bidrar resultatene fra dette prosjektet til å øke den grunnleggende forståelsen om hvordan ATR-kinasen aktiveres, og om hvordan kollisjoner mellom DNA-transkripsjon og DNA-replikasjon vanligvis unngås i cellene.

Resultatene har gitt økt kunnskap om DNA-skade-signalveier. Særlig har resultatene bidratt til økt forståelse av hvordan ATR-kinasen aktiveres. Resultatene har også gitt økt forståelse av hvordan samspillet mellom prosessene transkripsjon og replikasjon er regulert i cellene, for å unngå replikasjonsstress og påfølgende DNA-skade. I tillegg har resultatene bidratt til økt kunnskap om hvordan transkripsjon påvirkes av DNA-skade og hvordan reparasjon av dobbelttrådbrudd påvirkes av transkripsjonsprosessen. På kort sikt forventes disse resultatene særlig å ha akademisk nytteverdi for andre forskere i fagfeltet, slik at de bidrar til at det genereres ny kunnskap. På lang sikt forventes resultatene å kunne ha nytteverdi for å utvikle nye måter å forbedre kreftbehandling med f.eks. stråleterapi, hvor kreftcellene drepes ved induksjon av DNA-skade. En PhD-stipendiat har vært ansatt på prosjektet og disputas er planlagt høsten 2023.

In response to DNA damage or replication stress human cells activate a network of signaling cascades to promote cell survival. The ATR kinase is a key component of this signaling network, being a major orchestrator of DNA damage repair and cell cycle checkpoint pathways. Understanding how ATR is activated is therefore a key issue in the DNA damage field. In this project we will address a novel hypothesis for how ATR is activated in human cells. We hypothesize that a major signal promoting ATR activation comes from the transcription machinery. The new hypothesis is based on our own present work with the Protein Phosphatase 1 (PP1) nuclear targeting factor Pnuts, which mediates dephosphorylation of RNA polymerase II. Our preliminary results strongly suggest that phosphorylated RNA pol2 provides a signal to activate ATR. To address our new hypothesis, we will apply phosphorylation defective mutants of RNA pol2, and utilize both a hypothesis-driven approach and unbiased proteomics techniques to elucidate the signaling cascade from phosphorylated RNA pol2 towards ATR. In addition, we will address whether the phosphorylated RNA pol2 also afects DNA replication dynamics. The latter may help to identifying novel mechanisms underlying conflicts between the transcription and replication machnieries in human cells. Our results will reveal novel knowledge about non-canonical pathways of ATR activation. Since ATR plays a major role in maintaining genome integrity and ATR-inhibitors are in progress for potential cancer treatment, such knowledge will be highly important.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder