Sammendrag
I artikkel 1 har vi kartlagt de molekylære mekanismene for gjenkjenning og utkutting av uracil fra DNA ved de
sentrale uracil-DNA glykolsylasene UNG2 og SMUG1. SMUG1s ble ved mutasjonsstudier bekreftet å reparere DNA
ved mekanismer som ligner andre typiske uracil-DNA glykosylaser. Gjenkjenningen av uracil og binding til DNA
etter utkutting ble imidlertid funnet å være ulik mellom UNG2 og SMUG1, noe som muligens rettferdiggjør
tilstedeværelsen av to enzymer som gjør noenlunde samme ting. SMUG1 viste en større preferanse for U:G basepar,
og var mindre aktiv i reparasjon av feilinkorporert uracil (U:A). Dette ble også vist i levende bakterier, hvor
reparasjon av U:G basepar ved overuttrykt human SMUG1, men ikke UNG2, førte til celleskade. Det molekylære
grunnlaget for disse ulikhetene ble blant annet vist å være at SMUG1, gjennom et unikt strukturelt element, binder
DNA etter utkutting av skadede baser. Dette beskytter muligens DNAet og rekrutter andre nødvendige
reparasjonsenzymer. SMUG1 synes dermed optimalisert for "sakte" reparasjon, mens UNG2 er på sin side er egnet
til hurtig reparasjon av uracil sammen med replikasjonsmaskineriet ved at den blant annet ikke binder sitt DNA sterkt
etter utkutting.
I artikkel 4 viser vi at denne UNG2 reparasjonen er assosiert med to ulike proteinkomplekser under kopieringen av
DNA. Vi foreslår en modell hvor UNG2 antagelig reparerer feilinkorporert uracil etter replikasjonsmaskineriet, og
U:G basepar i et kompleks med proteinet XRCC1 før replikasjonsmaskineriet. Det er viktig at U:G basepar repareres
før DNAet kopieres og gir mutasjoner.
At UNG2 er et replikasjonsassosiert protein underbygges i artikkel 3. UNG2, i motsetning til SMUG1, er
cellesyklusregulert og uttrykkes i ca. 3 ganger høyere nivå før replikasjon av DNA - den såkalte syntese fasen (Sfase).
Vi viser at uregulert overuttrykk av UNG2 også utenfor S-fase gjør at cellesyklus stopper opp, og at et slikt
overuttrykk gjør at uracil-reparasjonen blir forstyrret slik at reparasjonsmaskineriet nedstrøms ikke henger med.
Denne potensielt mutagene prosessen også tenkes å brukes funksjonelt i stimulerte B celler, hvor det er vist at
uttrykket av UNG2 øker 10 ganger og kontrollert mutagenese er ønskelig.
At reparasjon av DNA kan være cytotoksisk blir også utnyttet i kreftbehandling med cellegift. 5-FU brukes av over 2
millioner pasienter årlig og er en hjørnestein i behandlingen av de vanligste solide kreftformer i blant annet mage og
tarm. 5-FU er en syntetisk base som ikke finnes normalt i mennesker. Til tross for over 50 år med forskning og
klinisk bruk er dens virkningsmekanisme og mekanismer for utvikling av resistens fortsatt under debatt. 5-FU og
dens metabolitter er vist å hemme nydannelsen av dTMP fra dUMP via enzymet tymidylat syntetase. dTMP er
"forstadiet" til dTTP som brukes til å bygge inn den normale basen tymin i DNA, og er dermed nødvendig for at
celler skal kunne danne nytt DNA og dele seg. 5-FU kan også i seg selv metaboliseres og inkorporeres i både RNA
og DNA, som virker forstyrrende på flere av deres funksjoner. 5-FU i DNA kan repareres ved både mismatchreparasjon
(MMR) og base-eksisjonsreparasjon (BER), initiert av blant annet de nevnte uracil-DNA-glykosylasene
UNG2 og SMUG1. Vi viser at BER initiert av UNG2 er hovedmekanismen for fjerning av 5-FU fra DNA i humane
kreftceller, men at denne reparasjonen ikke utgjør noen viktig del av virkningsmekanismen til 5-FU. Vi finner at 5-
FU primært inkorporeres i RNA og at dette utgjør den viktigste virkningsmekanismen til medikamentet for kreftceller i kultur.
Vis fullstendig beskrivelse
