Struktur und Dynamik des DNA-mismatch-Reparatursystems aus Escherichia coli
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für den Erhalt der genomischen Stabilität ist das DNA-mismatch-Reparatursystem essentiell. Wichtige Schritte in diesem komplexen Prozess sind die Suche nach Fehlpaarungen (Replikationsfehlern), deren Erkennung sowie der nachgeschalteten Suche nach Strangdiskriminierungssignalen (Unterscheidung des Eltern- vom Tochterstrang, der die fehleingebaute Base enthält). Trotz intensiver Forschung auf diesem Gebiet gibt es nach wie vor verschiedene Modelle wie die Kopplung von mismatch-Erkennung und Strangdiskriminierung erfolgt. Durch unseren Arbeiten am bakteriellen Modellsystem konnten wir zeigen, dass der evolutiv hochkonservierte Fehlpaarungssensor MutS, der zur großen Klassen der ABC ATPasen zählt, nicht an der Fehlpaarung während der nachfolgenden Reparaturschritte verbleibt, sondern diese nach Aktivierung durch ATP als mobiler Komplex verlässt. Ferner ist uns gelungen, die verschieden, mobilen bzw. stationären Komplexe von MutS durch geeignete Quervernetzungsstrategien kovalent (durch Quervernetzung zwischen MutS und DNA) oder topologisch (durch Quervernetzung der Untereinheiten des an DNA gebundenen Proteins) mit der DNA zu verbinden und somit wichtige strukturelle und funktionelle Untersuchungen zum Mechanismus der Fehlpaarungssuche, -Erkennung und Aktivierung von MutS durchzuführen. Schließlich konnten wir durch Einbringen spektroskopischer Sonden erste Untersuchungen zur Dynamik des Fehlpaarungsensor MutS und des Effektorproteins MutL durchführen, sowie zu deren Komplexbildung in Lösung durchführen. Entsprechend der Komplexität des Systems wird das Projekt in mehreren Teilprojekten mit nationalen und internationalen Kooperationspartnern (u.a. Einzelmolekülfluoreszenzspektroskopie und Röntgenstrukturanalyse) fortgeführt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2008). "The PMS2 subunit of human MutLalpha contains a metal ion binding domain of the iron-dependent repressor protein family." J Mol Biol 382(3): 610-627
Kosinski, J., G. Plotz, A. Guarne, J. M. Bujnicki and P. Friedhoff
- (2009). "Physical and functional interactions between Escherichia coli MutL and the Vsr repair endonuclease." Nucleic Acids Res 37(13): 4453-4463
Heinze, R. J., L. Giron-Monzon, A. Solovyova, S. L. Elliot, S. Geisler, C. G. Cupples, B. A. Connolly and P. Friedhoff
- (2010). "Maintaining a sense of direction during long-range communication on DNA." Biochem Soc Trans 38(2): 404-409
Szczelkun, M. D., P. Friedhoff and R. Seidel
- (2010). "Structure of the endonuclease domain of MutL: unlicensed to cut." Molecular Cell 39(1): 145-151
Pillon, M. C., J. J. Lorenowicz, M. Uckelmann, A. D. Klocko, R. R. Mitchell, Y. S. Chung, P. Modrich, G. C. Walker, L. A. Simmons, P. Friedhoff and A. Guarne
- (2011). "Chemical trapping of the dynamic MutS-MutL complex formed in DNA mismatch repair in Escherichia coli." J Biol Chem 286(19): 17326-17337
Winkler, I., A. D. Marx, D. Lariviere, R. J. Heinze, M. Cristovao, A. Reumer, U. Curth, T. K. Sixma and P. Friedhoff
