Replication fork repriming versus reversal

综述：这项提案的主要目标是进一步了解治理DNA和复制分叉的主要机制。 稳定依赖于对BRCA突变的肿瘤进行多剂量药物治疗。这些突变导致乳腺癌的发生。 BRCA1基因和BRCA2基因的易感性与多种形式的癌症密切相关，包括乳腺癌和癌症。 卵巢癌。这些BRCA蛋白是维持基因复制的良好维护能力和治疗后的稳定性所必需的。 随着顺铂等新的化疗药物的问世，一种交叉相似的DNA试剂被广泛用于癌症的治疗。它的复制。 Forks可以逆转这一趋势，以帮助修复由化疗药物和BRCA蛋白诱导的DNA损伤，这些都是关键。 为了保护结构，使其免受核溶解物质的降解。在没有BRCA的情况下，它逆转了复制。 叉子被核酸酶广泛降解，从而导致对化疗敏感。然而，这是导致癌症的分子生物学基础。 在BRCA突变的肿瘤中，破坏DNA的药物敏感性问题仍不清楚。如何定义这些机制是至关重要的。 为了让基础肿瘤研究人员能够更好地向患者提供信息，并改进目前的临床肿瘤治疗方案，我们需要基于DNA和复制抑制物。 大多数后续研究将重点放在单剂治疗后对基因复制和扰动的分析。这是第一次。 同时，我们还研究了BRCA1基因缺陷的白血病细胞在24小时后用顺铂处理后的复制和干扰情况。 预先接触这种药物。我们最新的初步药物数据将挑战导致DNA损伤的药物对药物敏感性的教条。 起源于在接受了一次单剂治疗后，观察到的第一次延长的复制和分叉的降解和表型。 BRCA1缺陷的细胞。我们发现，当我们使用多种顺铂时，不再能够检测到分叉的降解。 剂量。这种效应取决于以蛋白质为基础的PrimPol聚合酶的过度表达和DNA底物底物酶的活性。 在这一前提下，我们假设，一条依赖于PrimPol的路径拯救了复制，分叉了退化。 在经历了多轮顺铂治疗后，顺铂对BRCA1缺陷细胞的药物敏感性有调节作用。 此外，我们还假设，癌症细胞对叉子的依赖和斥责是不会得到加强的，无论在什么情况下，这种情况都会导致人们出现逆叉子。 降解，例如，缺乏BRCA1或BRCA2的蛋白质。 AIM-1将不再定义PrimPol的主要双酶活性因子在复制和稳定中的作用--BRCA1-- 在接受多次顺铂治疗后，有缺陷的细胞正在接受治疗。目标2将不能确定是否由PrimPol介导。 通过抑制分叉和逆转来重新启动对分叉的救援和退化，否则就不会导致大规模的分叉。 BRCA-突变体中出现了新的链降解。Aim将无法确定顺铂诱导的PrimPol的主要影响范围。 过度表达取决于基因组的不稳定性和BRCA1缺陷的肿瘤细胞的存活率。这一目标将不能通过使用新的基因来实现。 单分子DNA复制技术和电子显微镜技术的独特组合技术在我们的研究中是可用的。 实验室。通过这些研究，我们将建立一种新的研究范式，用于在生物复制和保护中使用新的PrimPol聚合酶。 以及基因组的稳定性。他们还将引入一种新的概念，即需要更多的药物剂量才能更好地使用。 充分了解肿瘤细胞对化疗药物的反应，这将为肿瘤的治疗提供新的见解。 BRCA-突变的癌症患者可以通过靶向PrimPol依赖的基因通路来治疗。

Summary: The objective of this proposal is to understand the mechanisms that govern DNA replication fork  stability  upon  treatment  with  multiple-­drug  doses  in  BRCA-­mutant  tumors.  Mutations  in  the  breast  cancer  susceptibility  genes  BRCA1  and  BRCA2  are  associated  with  several  forms  of  cancer,  including  breast  and  ovarian cancers. BRCA proteins are required for the maintenance of replication fork stability following treatment  with chemotherapeutics such as cisplatin, a DNA cross-­liking agent widely used for cancer treatment. Replication  forks can reverse to aid the repair of DNA damage induced by chemotherapeutics and BRCA proteins are key  to  protecting  the  reversed  structures  from  nucleolytic  degradation.  In  absence  of  BRCA,  reversed  replication  forks are extensively degraded by nucleases, leading to chemosensitivity. However, the molecular basis of the  DNA-­damaging  drug  sensitivity  in BRCA-­mutant  tumors  remain unclear.  Defining  these  mechanisms  is  crucial  for basic research to inform and improve current clinical oncology regimens based on DNA replication inhibitors.   Most  studies  focus  on  the  analysis  of  replication  perturbations  following  a  single-­dose  treatment.  For  the  first  time, we investigated replication fork perturbations in BRCA1-­deficient cells treated with cisplatin 24 hours after  pre-­exposure  to  this  drug.  Our  preliminary  data  challenge  the  dogma  that  DNA-­damaging  drug  sensitivity  originates from the extended replication fork degradation phenotype observed after a single-­dose treatment in  BRCA1-­deficient  cells.  We  found  that  fork  degradation  is  no  longer  detectable  when  using  multiple  cisplatin  doses. This effect depends on the overexpression and DNA primase activity of the PrimPol polymerase. Based  on  this  premise,  we  hypothesize  that  a  PrimPol-­dependent  pathway  rescues  replication  fork  degradation  following multiple rounds of cisplatin treatment and modulates cisplatin sensitivity in BRCA1-­deficient cells. We  also posit that cancer cell reliance on fork repriming is enhanced under any condition that leads to reversed fork  degradation¾e.g., BRCA1 or BRCA2 protein deficiency.   Aim  1  will  define  the  function  of  the  dual  enzymatic  activity  of  PrimPol  in  replication  fork  stability  in  BRCA1-­ deficient cells following treatment with multiple cisplatin doses. Aim 2 will determine whether PrimPol-­mediated  repriming  rescues  fork  degradation  by  suppressing  fork  reversal,  which  would  otherwise  lead  to  extensive  nascent strand degradation in BRCA-­mutants. Aim 3 will determine the impact of the cisplatin-­induced PrimPol  overexpression on genomic instability and BRCA1-­deficent cancer cell viability. This will be achieved by using a  unique  combination  of  single-­molecule  DNA  replication  and  electron  microscopy  approaches  available  in  our  laboratory. These studies will establish a new paradigm for the PrimPol polymerase in replication fork protection  and  genomic  stability.  They  will  also  introduce  the  novel  concept  that  multiple-­drug  doses  need  to  be  used  to  fully  understand  how  cells  respond  to  chemotherapeutics,  and  they  will  offer  new  insights  for  the  treatment  of  BRCA-­mutant cancer patients by targeting the PrimPol-­dependent pathway.