Riparazione del DNA,
Checkpoints
& Ciclo Cellulare
Fattori in grado di indurre lesioni nel DNA

Radiazioni ultraviolette

Radiazioni ionizzanti

Composti chimici naturali o di sintesi

Specie reattive dell’ossigeno species
– La maggior parte di queste deriva da processi
endogeni

In un organismo umano ogni giorno il DNA
subisce ~100,000,000,000,000,000 lesioni
Le cellule tumorali sono altamente suscettibili
all’inibizione della riparazione del DNA

Le cellule tumorali
– Proliferano in modo non regolato
 meno tempo a disposizione per riparare il DNA rispetto alle
cellule normali
– Crescono in condizioni di stress, il che causa un danno
continuo al DNA
– Presentano difetti nella riparazione del DNA
 fenotipo mutator
 La crescita continua nonostante l’instabilità genomica
– Sono dipendenti dalle vie di riparazione del DNA che
ancora possiedono
Tipi di lesione al DNA e meccanismi di riparazione
Tipo di
lesione:
Singlestrand
breaks
(SSBs)
Addotti
ingombranti
Doublestrand
breaks
(DSBs)
O6alchilguanina
Inserzioni
& delezionsi
Mismatch
repair
Meccanismo
di riparazione:
Enzimi
di riparazione:
Base
excision
repair
PARP
Recombinational
repair
HR
NHEJ
ATM
DNA-PK
Nucleotideexcision
repair
XP,
polimerasi
Riparazione
diretta
MSH2,
MLH1
AGT
Inibitori di ATM, ATR e DNA-PKCS

Non selettivi
Caffeina (ATM/ATR)
Wortmannina
LY294002

ATM-selettivi
KU-55933

DNA-PKCS
NU-7441
MECCANISMI D’AZIONE DI UCN-01
1. Inibizione isoforme Ca2+-dipendenti della PKC
(IC50 = 30 nM)
2. Inibizione isoforme Ca2+-indipendenti della PKC
(IC50 ~ 600 nM)
3. Arresto del ciclo cellulare
inibizione CDKs
aumento della sintesi di p27kip1 e p21waf1
4. Abolizione del checkpoint in G2
PARP-1 è un enzima chiave nella
riparazione di single-strand DNA breaks
DNA damage
PAR chains
are
degraded
via PARG
PARP
Binds directly
to SSBs
Repaired
DNA
NAD+
Nicotinamide
+pADPr
Repair
enzymes
PAR
Once bound to damaged
DNA, PARP modifies itself
producing large branched
chains of PAR
L’inibizione di PARP-1 aumenta le lesioni a doppio
filamento nel DNA
DNA SSB
PNK 1
XRCC1
pol β
LigIII
PARP
Inhibition of
PARP-1
prevents
recruitment of
repair factors
to repair SSB
Replication
(S-phase)
DNA DSB
Effetto Selettivo dell’inibizione di PARP-1 in cellule
tumorali con mutazioni di BRCA1 or BRCA2
DSB in DNA
Normal cell
DSB
repaired
effectively
via HR
pathway
Cell
survival
BRCA-deficient cancer cell
Deficient HR pathway
– DSB not repaired
Cancer cell
death