DNA -polymerase -delta fungerer som dupliseringsmaskinen for millioner til milliarder av basepar i mennesker og andre genomer. Vi var i stand til for første gang å presentere en struktur med nær atomoppløsning av det komplette enzymet ved DNA-syntese. Denne kunnskapen styrker vår grunnleggende forståelse av dette komplekse enzymet som er avgjørende for overlevelse i høyere organismer fra mennesker til gjær. Samtidig, vårt arbeid gir innsikt i hvordan kreft kan oppstå når DNA -polymerase -delta ikke fungerer som det skal, og tilbyr et nytt grunnlag for å designe hemmere av polymerasen som potensielt kan tjene som effektiv behandling ved visse kreftformer.
Aneel Aggarwal, PhD, Professor i farmakologiske vitenskaper ved Icahn School of Medicine på Mount Sinai
Mens DNA -polymerase delta har blitt studert av forskere i flere tiår, mange spørsmål gjenstår om den generelle arkitekturen og dynamikken. "Vi viste hvordan de forskjellige delene av denne kompliserte maskinen fungerer synkront med hverandre for å kopiere genomet med fantastisk nøyaktighet, "forklarer Dr. Aggarwal. Teamet hans, som inkluderte medforfatter Rinku Jain, PhD, Assisterende professor i farmakologiske vitenskaper ved Icahn School of Medicine, kartla også en rekke arvelige mutasjoner (som overføres fra foreldre til barn) og somatiske mutasjoner (som oppstår ved en tilfeldighet i løpet av noens levetid) i DNA -polymerase delta som er assosiert med "hypermuterte" svulster. I tillegg til kreft, disse mutasjonene kan være forbundet med multisymptom mandibulær hypoplasi, døvhet, og lipodystrofi syndrom.
Avgjørende for Mount Sinai-forskernes arbeid var de siste fremskrittene innen kryo-elektronmikroskopi. Denne teknologien, som muliggjør avbildning av raskt frosne molekyler i løsning, revolusjonerer feltet strukturbiologi gjennom sine høyoppløselige bilder. Denne teknikken tillot Dr. Aggarwal og hans team å undersøke ikke bare individuelle atomer i DNA -polymerase -deltaet, men også hvordan de beveger seg for å oppnå nøyaktig replikasjon av genomet. Integrert i denne fasen av forskningen var Mount Sinais partnerskap med Simons Electron Microscopy Center i New York City.
Bygger på det siste banebrytende arbeidet rundt DNA -polymerase -delta, Mount Sinai vil fortsette å utforske den unike strukturen og mekanismen til polymerasen, spesielt dets forhold til kreft og sykdomspatogenese. "Vi vet at visse kreftformer blir avhengige av dette enzymet for å overleve, "sier Dr. Aggarwal, "og å hemme aktiviteten kan gi et verdifullt terapeutisk vindu for fremtidig medisinsk forskning."