eRapport

Radiation biology and DNA damage signaling

Prosjekt
Prosjektnummer
2011122
Ansvarlig person
Randi Gussgard Syljuåsen
Institusjon
Oslo universitetssykehus HF
Prosjektkategori
Postdoktorstipend
Helsekategori
Cancer
Forskningsaktivitet
1. Underpinning
Rapporter
2013 - sluttrapport
Når humane celler blir utsatt for DNA-skade forårsaket av ioniserende stråling, aktiveres en rekke molekylære signalveier inne i cellene. Disse signalveiene regulerer bl.a. DNA reparasjon og celledeling. Hovedmålene til dette prosjektet var å finne ny kunnskap om slike signalveier, og å utforske potensielle kliniske anvendelser av slik ny kunnskap. Fosforylering av proteiner utført av såkalte kinaser er svært viktig i DNA-skade-signalering. Flere av de mest kjente og sentrale proteinene i disse signalveiene er kinaser, som for eksempel sjekkpunkt-kinasene Atr, Atm, Chk1 og Chk2. Fosforylering er imidlertid ikke kun regulert av kinaser. En annen klasse proteiner, fosfataser, motvirker kinasene ved å fjerne fosfatgruppene. Det finnes imidlertid lite kunnskap om rollen til fosfataser i DNA-skade-signalveiene. I dette prosjektet har vi oppdaget en tidligere ukjent mekanisme hvordan fosfatasen ”Protein phospatase 1” (PP1) bidrar til å regulere DNA-skade-signalveiene. Vi har funnet at PP1 sammen med bindingspartneren Pnuts (PP1 nuclear targeting subunut) spesifikt hemmer aktiviteten til Atr, men ikke Atm, kinasen. Pnuts/PP1 hemmer Atr både i ubehandlede og bestrålte kreftceller, og i celler utsatt for replikasjonsstress. Overraskende skjer denne reguleringen av Atr-aktivitet uavhengig av tidligere kjente faktorer i Atr regulering, som TopBp1 og Rpa. I samarbeid med kanadiske forskere har vi dessuten utført en massespektometri-basert screen for å identifisere hvilke andre proteiner som binder til Pnuts, og vi fant blant annet bindingspartnerne Wdr82 og Tox4. Nedregulering av Wdr82 og Tox4 ved siRNA transfeksjon viser lignenede effekter på DNA-skade signalveier som nedregulering av Pnuts. Dette tyder på at Wdr82 og Tox4 virker sammen med Pnuts/PP1 i et proteinkompleks som hemmer Atr-aktivitet. Siden Atr er en av de aller mest sentrale kinasene i DNA-skade-signalveiene, er våre resultater svært spennende og representerer verdifull ny kunnskap. Et manuskript er innsendt for å publisere disse resultatene (Landsverk et.al, innsendt 2014 ). For å utforske potensielle kliniske anvendelser, har vi undersøkt hvorvidt hemming av DNA-skade signaleveier kan brukes til å drepe kreftceller. Vi har vist at hemmere av Polo-like kinase 1 (Plk1) kan føre til økt sråle-følsomhet eller økt stråle-resistens for kreftceller, avhengig av om Plk1-hemmere tilsettes før eller etter bestrålingen. Hvis Plk1-hemmere tilsettes før bestråling, vil cellene akkumulere i M-fase, hvor cellene er ekstra strålefølsomme. Hvis Plk1-hemmere derimot tilsettes etter bestråling, forlenges G2-sjekkpunktet, og cellene får mer tid til å reparere stråleskaden og blir derfor mer resistente. En artikkel som publiserer disse resultatene er akseptert (Lund-Andersen et. al, In press 2014). Vi har også undersøkt effekter av å hemme Checkpoint kinase 1 (Chk1) i hypoksiske kreftceller. Vi har observert at celler er ekstra følsomme overfor Chk1-hemmere i perioden etter at cellene er blitt utsatt for hypoksi. Den økte følsomheten overfor Chk1-hemmere korrelerer med økt DNA-skade i S-fase celler (G.Hasvold et.al 2013). Innsendte og aksepterte manuskripter: C. Lund-Andersen, S. Patzke, V. Nähse-Kumpf, R.G. Syljuåsen. Plk1-inhibition can cause radiosensitization or radioresistance dependent on the treatment schedule. In Press, Radiation Therapy and Oncology, 2014. H.B. Landsverk, L. Ellefsen Sandquist, D. Chamousset, O.J.B. Landsverk, L.Trinkle-Mulcahy, R.G. Syljuåsen. The PNUTS/TOX4/WDR82- PP1 phosphatase complex keeps ATR in check. Submitted, January 2014. Ioniserende stråling benyttes i stråleterapibehandling av kreft. En bedre forståelse av DNA-skade-signalveiene kan være avgjørende for å finne nye måter å øke strålefølsomheten til resistente kreftceller. Hemmere av Plk1 og Chk1 er for tiden under klinisk og pre-klinisk evaluering. Resultatene fra våre studier av Plk1- og Chk1-hemmere i kombinasjon med stråling eller hypoksi kan potensielt bidra til mer optimal utnyttelse av slike hemmere.
2012
Når humane celler blir utsatt for DNA-skade forårsaket av ioniserende stråling, aktiveres en rekke molekylære signalkaskader inne i cellene. Disse signalkaskadene regulerer bl.a. DNA reparasjonsprosesser og cellesyklusprogresjon. I dette prosjektet er målet å finne ny kunnskap om slike signalkaskader, og å utforske potensielle kliniske anvendelser av slik ny kunnskap.I 2012 ble hoveddelen av midlene fra dette prosjektet brukt til lønn til postdoktor Helga Bjarnason Landsverk (12 måneder) og lønn til stipendiat Christin Lund-Andersen (4 måneder), i tillegg til driftsmidler. I løpet av 2012 har vi jobbet videre for å forstå hvordan proteinet PNUTS (Phosphatase1 nuclear targeting subunit ) er involvert i de molekylære mekanismene som regulerer DNA reparasjon og cellesyklusprogresjon etter bestråling. Vi oppdaget i et tidligere studie at PNUTS er viktig for DNA-skade responser (H.B. Landsverk et.al EMBO Reports 2010), men de involverte molekylære mekanismene er ikke kjent. I samarbeid med kanadiske forskere har vi utført en massespektometri-basert screen for å identifisere hvilke andre proteiner som binder til PNUTS, og vi fant blant annet bindingspartnerne WDR82 og TOX4. Nedregulering av WDR82 og TOX4 ved siRNA transfeksjon viser lignenede effekter på DNA-skade responser som nedregulering av PNUTS. Dette tyder på at WDR82 og TOX4 virker sammen med PNUTS/PP1 i et proteinkompleks som regulerer DNA-skade-signalering. Masterstudent Lise Ellefsen Sandquist har også bidratt til disse resultatene. Resultatene av dette prosjektet representerer ny verdifull kunnskap om de molekylære mekanismene som styrer DNA-skade reparasjonsprosseser. Vi planlegger å ferdigstille et manuskript til innsendelse i løpet av første halvdel av 2013. For å utforske potensielle kliniske anvendelser, undersøker vi hvorvidt hemming av DNA-skade-signalering kan brukes til å drepe kreftceller. Stipendiat Christin Lund-Andersen har undersøkt effekter av å hemme Polo-Like-Kinase 1 kombinert med stråleterapi. Hun har oppdaget at PLK1-hemmere kan føre til økt sråle-følsomhet eller økt stråle-resistens for kreftceller, avhengig av om PLK1-hemmere tilsettes 24 timer før, eller like etter bestrålingstidpunktet. Et manuskript som presenterer disse resultatene er innsendt. Som nevnt i årsrapporten i 2011, har også deler av denne bevilgningen blitt brukt til å dekke driftskostnader i forbindelse med våre studier av CHK1-hemmere (se nedenfor: Hasvold et.al, manuscript submitted). Innsendte manuskripter støttet av dette prosjektet: C. Lund-Andersen and R.G. Syljuåsen. Dependent on the treatment schedule, PLK1-inhibition combined with radiation can lead to either increased death, or increased survival, of cancer cells. Submitted manuscript. G.Hasvold, V.Nähse-Kumpf, K. Tkacz-Stachowska, E.K.Rofstad, R.G. Syljuåsen. The efficacy of CHK1-inhibitors is not altered by hypoxia, but is enhanced after reoxygenation. Submitted manuscript (Revised version submitted Jan 31st 2013).
2011
Når humane celler blir utsatt for DNA-skade forårsaket av ioniserende stråling, aktiveres en rekke molekylære signalkaskader inne i cellene. Disse signalkaskadene regulerer bl.a. DNA reparasjonsprosesser og cellesyklusprogresjon. I dette prosjektet er målet å finne ny kunnskap om slike signakaskader, og å utforske potensielle kliniske anvendelser av slik ny kunnskap.I 2011 ble hoveddelen av midlene fra dette prosjektet brukt til lønn til postdoktor Helga Bjarnason Landsverk. I løpet av det første året har hun jobbet mye med å forstå hvordan proteinet PNUTS (Phosphatase1 nuclear targeting subunit ) er involvert i de molekylære mekanismene som regulerer DNA reparasjon og arrest i G2 cellesyklus fase etter bestråling. Vi oppdaget i et tidligere studie at PNUTS er viktig for DNA-skade responser (H.B. Landsverk et.al EMBO Reports 2010), men de involverte molekylære mekanismene er ikke kjent. I samarbeid med kanadiske forskere utfører vi nå en massespektometri-basert screen for å identifisere hvilke andre proteiner som binder til PNUTS i ubestrålte og bestrålte celler. Vi benytter deretter bl.a. siRNA transfeksjon og protein overutrykk for å forstå hvordan PNUTS og de ulike bindingspartnerne er involvert i DNA-skade signalering. Det forventes at resultatene av dette prosjektet vil gi ny verdifull kunnskap om de molekylære mekanismene som styrer DNA-skade reparasjonsprosseser. For å utforske potensielle kliniske anvendelser, undersøker vi hvorvidt hemming av DNA-skade signalering kan brukes til å drepe kreftceller. Spesielt undersøkes effekter av å hemme Checkpoint kinase 1 (Chk1) i hypoksiske kreftceller. Vi har observert at celler er ekstra følsomme overfor Chk1-hemmere i perioden etter at cellene er blitt utsatt for hypoksi. Den økte følsomheten overfor Chk1-hemmere korrelerer med økt DNA-skade i S-fase celler. Et manuskript som presenterer disse resultatene er for tiden under utarbeidelse.
Vitenskapelige artikler
Hasvold Grete, Nähse-Kumpf Viola, Tkacz-Stachowska Kinga, Rofstad Einar K, Syljuåsen Randi G

The efficacy of CHK1 inhibitors is not altered by hypoxia, but is enhanced after reoxygenation.

Mol Cancer Ther 2013 May;12(5):705-16. Epub 2013 mai 1

PMID: 23635654

Küntziger Thomas, Landsverk Helga B, Collas Philippe, Syljuåsen Randi G

Protein phosphatase 1 regulators in DNA damage signaling.

Cell Cycle 2011 May;10(9):1356-62. Epub 2011 mai 1

PMID: 21451260

Deltagere
  • Christin Lund-Andersen Doktorgradsstipendiat
  • Helga Bjarnason Landsverk Postdoktorstipendiat
  • Randi G. Syljuåsen Prosjektleder

eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT

Alle henvendelser rettes til eRapport

Personvern  -  Informasjonskapsler