Kanker voorkomen: 'Foutloos' DNA-herstel biedt inzicht
Een recente studie duikt in de details van hoe cellen DNA-mutaties precies repareren. De onderzoekers geven nieuw inzicht in zogenaamd foutloos DNA-herstel.
Kankeronderzoek omvat vaak een meervoudige aanpak.
Het testen van nieuwe behandelingen en het vinden van nieuwe manieren om tumoren aan te vallen is natuurlijk van het grootste belang.
Tegelijkertijd is het ook van vitaal belang om de mechanismen te begrijpen die überhaupt tot kanker leiden.
Alleen door de complexiteit van kanker uit elkaar te halen, kunnen we leren hoe we het voor eens en voor altijd kunnen overwinnen.
Een groep onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken is vooral geïnteresseerd in de mechanismen achter DNA-reparatie.
DNA-mutaties
Wanneer een cel zich deelt, deelt het DNA erin zich ook en repliceert het. Soms is die replicatie niet perfect en produceert ze een mutatie.
Mutaties kunnen ook optreden tijdens normale stofwisselingsprocessen of door externe factoren, zoals het roken van tabak of blootstelling aan ultraviolet licht.
Na verloop van tijd kunnen er mutaties ontstaan. In sommige cellen veroorzaakt dit een toestand van kiemrust die senescentie wordt genoemd. In andere cellen eindigt het in geprogrammeerde celdood. Anderen zullen nog steeds hun vermogen om instructies te begrijpen verliezen en uit de hand lopen, en uiteindelijk een kankergezwel vormen.
Na ongeveer zes mutaties kan een cel kanker worden.
Omdat DNA-schade een natuurlijk onderdeel van het leven is, hebben cellen moleculaire systemen ontwikkeld om het te herstellen. De onderzoekers hebben onlangs een van de belangrijkste mechanismen bestudeerd. Ze publiceerden hun bevindingen in het tijdschrift Nature Cell Biology.
Het ‘vlekkeloze systeem’
Cellen hebben twee primaire reparatiesystemen, waarvan de ene veel effectiever is dan de andere. Het best presterende reparatiesysteem maakt gebruik van een proces dat homologe recombinatie wordt genoemd. De auteurs omschrijven het als het vlekkeloze systeem.
Dit systeem zorgt voor een perfecte 3D-vervanging van het beschadigde DNA, terwijl de minder nauwkeurige methode simpelweg DNA-strengen op een meer lukrake manier aan elkaar 'lijmt', waardoor er ruimte is voor fouten.
In zijn pogingen om te begrijpen hoe een cel beslist welke van de twee mechanismen ze moet gebruiken, identificeerde het team een "scanner" in cellen.
Deze scanner beslist om al dan niet foutloos DNA-herstel te activeren. Eenmaal geactiveerd, herstelt dit pad mutaties die anders tot kanker zouden kunnen leiden. Begrijpen hoe het lichaam dit proces bevordert, zou nuttig zijn voor wetenschappers die het ontstaan van kanker willen voorkomen.
“We hebben ontdekt hoe de cel het feilloze systeem lanceert voor het herstel van ernstige DNA-schade en zo beschermt tegen kanker. Dit wordt gedaan met behulp van een eiwit dat je een ‘scanner’ zou kunnen noemen, die de histonen in de cel scant en op basis daarvan het reparatieproces start. "
Hoofdonderzoeker Prof. Anja Groth
Histonen zijn eiwitten die helpen bij het verpakken van DNA; ze spelen ook een rol bij het reguleren van genexpressie.
Toen de onderzoekers de twee DNA-herstelprocessen onderzochten, ontdekten ze dat de minder effectieve DNA-herstelmethode veel gemakkelijker te activeren was, dus het lichaam gebruikte deze vaker.
BARD1, de tumoronderdrukker
Onderzoekers hebben eerder veel "tumoronderdrukkers" beschreven, waarvan er één BARD1 is. Tumoronderdrukkers zijn genen die een van de stappen tussen gezonde cellen en kankercellen onderbreken, waardoor het risico op kanker afneemt.
In deze recente studie toonde het team aan dat BARD1 fungeert als de hierboven beschreven scanner. Dit is de eerste keer dat wetenschappers hebben waargenomen dat BARD1 op deze manier werkt.
De auteurs zeggen dat BARD1 een cascade van boodschappers op gang brengt die het onberispelijke DNA-reparatiesysteem in versnelling schakelen, waardoor mutaties worden hersteld en uiteindelijk het risico op kanker wordt verkleind.
Wanneer een cel zich voorbereidt om in tweeën te splitsen, draagt deze voor een korte tijd twee identieke DNA-reeksen. BARD1 detecteert wanneer een cel zich in deze fase bevindt en blokkeert, als dat het geval is, het minder efficiënte DNA-reparatiesysteem. Foutloze reparatie begint en gebruikt de dubbele streng om het DNA feilloos te repareren.
In navolging van deze bevindingen hopen de onderzoekers manieren te vinden om deze herstelmechanismen te beïnvloeden om nieuwe en verbeterde kankerbehandelingen te creëren.
Hoewel deze onderzoekslijn nog in de kinderschoenen staat, is het fascinerend en opwindend om een nieuw inzicht te krijgen in de manier waarop ons lichaam zichzelf tegen kanker beschermt.
