Biochemical Investigation on the Mechanism of Error Free Postreplication Repair (PRR) using baker yeast Saccharomyces cerevisiae as a model organism

• Antragsteller: Dr. Christopher Ede
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 201960739

DNA-Schäden können während der Replikation zu einem Arrest der replikativen DNA-Polymerase führen, was unaufgelöst zum Zelltod führt. Nach bisheriger Lehrmeinung existieren drei voneinander unabhängige Prozesse, welche einen solchen Arrest auflösen können: 1. Transläsionssynthese durch eine spezialisierte DNA-Polymerase (TLS), 2. fehlerfreie Umgehung durch homologe Rekombiation (HR) mit dem Schwesterchromatid und 3. fehlerfreie postreplikative Reparatur, dessen Mechanismus bisher nicht aufgeklärt werden konnte. Der Einsatz dieser Mechanismen ist dabei reguliert durch Modifikationen des Prozssivitätsfaktors PCNA: Monoububiquitylierung am Lysin 164 induziert Trans-läsions¬synthese, Polyubiquitylation am Lysin 164 induziert fehlerfreie PRR. SUMOylierung am Lysin 164 dagegen unterdrückt den Einsatz von HR.Neuere genetische Daten zeigen jedoch, dass homologe Rekombination ein Bestandteil der fehlerfreien PRR darstellt. Aufgrund dieser Daten ist es möglich ein Modell zu erstellen, welches die homologe Rekombination als einen Mechanismus der fehlerfreien PRR in Betracht zieht. Kern des Modells ist ein dualer Mechanismus: Auf der einen Seite dient die Umgehung durch HR als Alternative zur Transläsionssynthese. Auf der anderen Seite wird im Rahmen der fehlerfreien PRR eine weitere spezialisierte DNA-Polymerase ( Pol zeta) rekrutiert, welche vermutlich für die erfolgreiche Umgehung bestimmter DNA-Schäden durch die TLS-Polymerase eta notwendig ist. Basierend auf diesem Modell lassen sich folgende Voraussagen machen: 1. Die Effizienz der HR wird durch Anwesenheit von polyubiquitylierten PCNA stimuliert, 2. Die Effizienz der Polymerase zeta wird durch polyubiquityliertes PCNA stimuliert bzw. Pol zeta wird in Antwort auf die Polyubiquitylierung von PCNA an selbiges rekrutiert. Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist es diese Voraussagen anhand biochemischer Analysen zu überprüfen und somit das vorgeschlagene Modell zu testen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Wolf-Dietrich Heyer