Molekulare Grundlagen der eukaryotischen Nukleotid-Exzisions-Reparatur

• Antragstellerin: Professorin Dr. Caroline Kisker
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269187088

Eine Vielzahl endogener und exogener Faktoren tragen zur konstanten Schädigung unserer DNA bei. Es wird angenommen, dass in einer einzigen menschlichen Zelle 10.000 bis 1.000.000 DNA-Schäden pro Tag auftreten. Wenn man davon ausgeht, dass ein menschlicher Körper aus 10 hoch 12 Zellen besteht, müssen somit täglich 10 hoch 16 bis 10 hoch 18 Defekte durch Reparaturprozesse entfernt werden. Bei diesen hohen Zahlen ist es daher nicht erstaunlich, dass 80 bis 90% aller humanen Tumore letztlich auf DNA Mutationen zurückzuführen sind. Die Nukleotid-Exzisions-Reparatur (NER) ist einer der wichtigsten DNA Reparaturmechanismen und existiert in allen Organismen. Im Gegensatz zu anderen DNA-Reparatur-Mechanismen, die sehr spezifisch bestimmte Schädigungen reparieren, ist die Vielfalt der Schädigungen, die durch das NER System erkannt werden, einzigartig. Im Menschen können Schäden durch ultraviolette Strahlung nur durch NER repariert werden. Die Folgen einer fehlerhaften NER manifestieren sich in drei schweren Krankheiten: Xeroderma Pigmentosum, Cockaynes Syndrom und Trichothiodystrophie. Der aus zehn Untereinheiten bestehende Transkriptionsfaktor TFIIH spielt eine zentrale Rolle in der Nukleotid-Exzisions-Reparatur und die Helikase XPD, eine der Untereinheiten des Transkriptionsfaktors, ist für den Vorgang der Schadensverifizierung essentiell.Mit Hilfe biochemischer, biophysikalischer und struktureller Untersuchungen werden wir die Protein-Protein-Interaktionen in TFIIH untersuchen unter besonderer Berücksichtigung von XPD. Wir werden die Struktur eines eukaryotischen XPD Proteins und der Komplexe, die es mit seinen direkten Interaktionspartnern p44 und MAT1 bildet, lösen. Strukturelle Studien werden außerdem in Gegenwart seines Co-Faktors ATP und von ATP-Analoga und im Komplex mit verschiedenen DNA Substraten durchgeführt. Um die regulatorische Rolle der indirekten Interaktionspartner zu analysieren, werden wir auch die Struktur des p34-p44 Komplexes lösen, der für die Verankerung des XPD-p44 Komplexes in den Transkriptionsfaktor sorgt und damit auch erste Hinweise darauf gibt, wie die Aktivität der Helikase im Proteinnetzwerk von TFIIH reguliert wird. Unsere strukturellen Studien werden durch die biochemische Charakterisierung der XPD Helikase und der Komplexe, die XPD mit MAT1 und p44 bildet, ergänzt. Unser kombinatorischer Ansatz wird grundsätzliche Einsichten in das molekulare Netzwerk zur Regulation von XPD liefern, und somit auch wichtige Erkenntnisse über den Mechanismus der Schadensverifizierung in eukaryotischer NER.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen