By THOMAS JEFFERSON UNIVERSITY Dalam penemuan yang menantang dogma lama dalam biologi, para peneliti menunjukkan bahwa sel mamalia dapat mengubah urutan RNA kembali menjadi DNA, suatu prestasi yang lebih umum pada virus daripada sel eukariotik.
Sel mengandung mesin yang menggandakan DNA menjadi set baru yang masuk ke dalam sel yang baru terbentuk. Kelas mesin yang sama, yang disebut polimerase, juga membangun pesan RNA, yang seperti catatan yang disalin dari gudang resep DNA pusat, sehingga dapat dibaca lebih efisien menjadi protein. Tetapi polimerase dianggap hanya bekerja dalam satu arah DNA menjadi DNA atau RNA. Ini mencegah pesan RNA ditulis ulang kembali ke dalam buku resep induk DNA genom. Sekarang, peneliti Universitas Thomas Jefferson memberikan bukti pertama bahwa segmen RNA dapat ditulis kembali menjadi DNA, yang berpotensi menantang dogma sentral dalam biologi dan dapat memiliki implikasi luas yang mempengaruhi banyak bidang biologi.
"Pekerjaan ini membuka pintu bagi banyak penelitian lain yang akan membantu kita memahami pentingnya memiliki mekanisme untuk mengubah pesan RNA menjadi DNA dalam sel kita sendiri," kata Richard Pomerantz, PhD, profesor biokimia dan biologi molekuler di Thomas Jefferson University. . “Kenyataan bahwa polimerase manusia dapat melakukan ini dengan efisiensi tinggi, menimbulkan banyak pertanyaan.” Misalnya, temuan ini menunjukkan bahwa pesan RNA dapat digunakan sebagai templat untuk memperbaiki atau menulis ulang DNA genom.
Karya itu diterbitkan 11 Juni 2021, di jurnal Science Advances.
Bersama dengan penulis pertama Gurushankar Chandramouly dan kolaborator lainnya, tim Dr. Pomerantz memulai dengan menyelidiki satu polimerase yang sangat tidak biasa, yang disebut polimerase theta. Dari 14 DNA polimerase dalam sel mamalia, hanya tiga yang melakukan sebagian besar pekerjaan menduplikasi seluruh genom untuk mempersiapkan pembelahan sel. 11 sisanya sebagian besar terlibat dalam mendeteksi dan melakukan perbaikan ketika ada kerusakan atau kesalahan pada untaian DNA. Polymerase theta memperbaiki DNA, tetapi sangat rawan kesalahan dan membuat banyak kesalahan atau mutasi. Oleh karena itu para peneliti memperhatikan bahwa beberapa kualitas "buruk" polimerase theta adalah yang dimiliki bersama dengan mesin seluler lain, meskipun satu lagi umum pada virus - transkriptase terbalik. Seperti Pol theta, HIV reverse transcriptase bertindak sebagai DNA polimerase, tetapi juga dapat mengikat RNA dan membaca RNA kembali menjadi untai DNA.
Dalam serangkaian percobaan yang elegan, para peneliti menguji polimerase theta terhadap transkriptase balik dari HIV, yang merupakan salah satu penelitian terbaik dari jenisnya. Mereka menunjukkan bahwa polimerase theta mampu mengubah pesan RNA menjadi DNA, yang sama baiknya dengan reverse transcriptase HIV, dan itu benar-benar melakukan pekerjaan yang lebih baik daripada ketika menggandakan DNA menjadi DNA. Polymerase theta lebih efisien dan menimbulkan lebih sedikit kesalahan saat menggunakan templat RNA untuk menulis pesan DNA baru, daripada saat menduplikasi DNA menjadi DNA, menunjukkan bahwa fungsi ini bisa menjadi tujuan utamanya di dalam sel.
Kelompok ini berkolaborasi dengan lab Dr. Xiaojiang S. Chen di USC dan menggunakan kristalografi sinar-x untuk menentukan struktur dan menemukan bahwa molekul ini dapat berubah bentuk untuk mengakomodasi molekul RNA yang lebih besar — suatu prestasi unik di antara polimerase.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa fungsi utama polymerase theta adalah bertindak sebagai reverse transcriptase,” kata Dr. Pomerantz. “Dalam sel sehat, tujuan molekul ini mungkin menuju perbaikan DNA yang dimediasi RNA. Dalam sel yang tidak sehat, seperti sel kanker, polimerase theta sangat diekspresikan dan mendorong pertumbuhan sel kanker dan resistensi obat. Akan menarik untuk lebih memahami bagaimana aktivitas polimerase theta pada RNA berkontribusi pada perbaikan DNA dan proliferasi sel kanker.”
Referensi: “Polθ mentranskripsi balik RNA dan mempromosikan perbaikan DNA dengan pola RNA” oleh Gurushankar Chandramouly, Jiemin Zhao, Shane McDevitt, Timur Rusanov, Trung Hoang, Nikita Borisonnik, Taylor Treddinick, Felicia Wednesday Lopezcolorado, Tatiana Kent, Labiba A. Siddique, Joseph Mallon, Jacklyn Huhn, Zainab Shoda, Ekaterina Kashkina, Alessandra Brambati, Jeremy M. Stark, Xiaojiang S. Chen dan Richard T. Pomerantz, 11 Juni 2021, Kemajuan Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.abf1771
Penelitian ini didukung oleh hibah NIH 1R01GM130889-01 dan 1R01GM137124-01, serta R01CA197506 dan R01CA240392. Penelitian ini juga didukung sebagian oleh hibah Tower Cancer Research Foundation. Para penulis melaporkan tidak ada konflik kepentingan.
Iklan:"Pekerjaan ini membuka pintu bagi banyak penelitian lain yang akan membantu kita memahami pentingnya memiliki mekanisme untuk mengubah pesan RNA menjadi DNA dalam sel kita sendiri," kata Richard Pomerantz, PhD, profesor biokimia dan biologi molekuler di Thomas Jefferson University. . “Kenyataan bahwa polimerase manusia dapat melakukan ini dengan efisiensi tinggi, menimbulkan banyak pertanyaan.” Misalnya, temuan ini menunjukkan bahwa pesan RNA dapat digunakan sebagai templat untuk memperbaiki atau menulis ulang DNA genom.
Karya itu diterbitkan 11 Juni 2021, di jurnal Science Advances.
Bersama dengan penulis pertama Gurushankar Chandramouly dan kolaborator lainnya, tim Dr. Pomerantz memulai dengan menyelidiki satu polimerase yang sangat tidak biasa, yang disebut polimerase theta. Dari 14 DNA polimerase dalam sel mamalia, hanya tiga yang melakukan sebagian besar pekerjaan menduplikasi seluruh genom untuk mempersiapkan pembelahan sel. 11 sisanya sebagian besar terlibat dalam mendeteksi dan melakukan perbaikan ketika ada kerusakan atau kesalahan pada untaian DNA. Polymerase theta memperbaiki DNA, tetapi sangat rawan kesalahan dan membuat banyak kesalahan atau mutasi. Oleh karena itu para peneliti memperhatikan bahwa beberapa kualitas "buruk" polimerase theta adalah yang dimiliki bersama dengan mesin seluler lain, meskipun satu lagi umum pada virus - transkriptase terbalik. Seperti Pol theta, HIV reverse transcriptase bertindak sebagai DNA polimerase, tetapi juga dapat mengikat RNA dan membaca RNA kembali menjadi untai DNA.
Dalam serangkaian percobaan yang elegan, para peneliti menguji polimerase theta terhadap transkriptase balik dari HIV, yang merupakan salah satu penelitian terbaik dari jenisnya. Mereka menunjukkan bahwa polimerase theta mampu mengubah pesan RNA menjadi DNA, yang sama baiknya dengan reverse transcriptase HIV, dan itu benar-benar melakukan pekerjaan yang lebih baik daripada ketika menggandakan DNA menjadi DNA. Polymerase theta lebih efisien dan menimbulkan lebih sedikit kesalahan saat menggunakan templat RNA untuk menulis pesan DNA baru, daripada saat menduplikasi DNA menjadi DNA, menunjukkan bahwa fungsi ini bisa menjadi tujuan utamanya di dalam sel.
Kelompok ini berkolaborasi dengan lab Dr. Xiaojiang S. Chen di USC dan menggunakan kristalografi sinar-x untuk menentukan struktur dan menemukan bahwa molekul ini dapat berubah bentuk untuk mengakomodasi molekul RNA yang lebih besar — suatu prestasi unik di antara polimerase.
“Penelitian kami menunjukkan bahwa fungsi utama polymerase theta adalah bertindak sebagai reverse transcriptase,” kata Dr. Pomerantz. “Dalam sel sehat, tujuan molekul ini mungkin menuju perbaikan DNA yang dimediasi RNA. Dalam sel yang tidak sehat, seperti sel kanker, polimerase theta sangat diekspresikan dan mendorong pertumbuhan sel kanker dan resistensi obat. Akan menarik untuk lebih memahami bagaimana aktivitas polimerase theta pada RNA berkontribusi pada perbaikan DNA dan proliferasi sel kanker.”
Referensi: “Polθ mentranskripsi balik RNA dan mempromosikan perbaikan DNA dengan pola RNA” oleh Gurushankar Chandramouly, Jiemin Zhao, Shane McDevitt, Timur Rusanov, Trung Hoang, Nikita Borisonnik, Taylor Treddinick, Felicia Wednesday Lopezcolorado, Tatiana Kent, Labiba A. Siddique, Joseph Mallon, Jacklyn Huhn, Zainab Shoda, Ekaterina Kashkina, Alessandra Brambati, Jeremy M. Stark, Xiaojiang S. Chen dan Richard T. Pomerantz, 11 Juni 2021, Kemajuan Sains.
DOI: 10.1126/sciadv.abf1771
Penelitian ini didukung oleh hibah NIH 1R01GM130889-01 dan 1R01GM137124-01, serta R01CA197506 dan R01CA240392. Penelitian ini juga didukung sebagian oleh hibah Tower Cancer Research Foundation. Para penulis melaporkan tidak ada konflik kepentingan.
0 comments:
Posting Komentar