Nukleosom Remodelling während der Reparatur von DNA Schäden: Regulation und Mechanismus des Remodellers Fun30/SMARCAD1

• Antragsteller: Professor Dr. Boris Pfander
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299273611

Zelluläre Prozesse, die DNA involvieren, sind an die Organisation von DNA in Chromatin angepasst. Nukleosomen, die den Zugang zu DNA einschränken, müssen entfernt oder repositioniert werden, während sie gleichzeitig in vielen Pathways als lokale Signalmoleküle dienen. Daher verlangt das umfassende Verständnis DNA-bezogener Prozesse immer auch ein Verständnis der sie begleitenden dynamischen Veränderungen des Chromatins. Die zelluläre Maschinerie, die diese Veränderungen herbeiführt, wird in Histon-modifizierende Enzyme und Nukleosom Remodeller unterteilt. Letztere bewirken in Abhängigkeit von ATP-Hydrolyse eine Änderungen von Kontakten der Nukleosomen mit DNA und/oder der Zusammensetzung der Nukleosomen. Im Falle der DNA Schadensantwort (DNA damage response, DDR) wurden signifikante Fortschritte für das Verständnis der Rolle von Nukleosomen-Modifikationen erzielt, die Rolle der Nukleosom Remodeller ist jedoch bisher schlecht verstanden. Ein gutes Modell-System zur Untersuchung der Rolle von Nukleosom Remodellern in der DDR sind Doppelstrangbrüche (double-strand breaks, DSBs), die substantielle Veränderungen im umliegenden Chromatin bewirken und experimentell effizient an spezifischen Stellen im Genom induziert werden können. Unter Benutzung dieses Modells wurde kürzlich der Nukleosom Remodeller Fun30 als neuer Faktor in der DDR von Saccharomyces cerevisiae identifiziert. Insbesondere spielt Fun30 eine wichtige Rolle in der Resektion von DNA-Enden, einem frühen Schritt in der Reparatur von DSBs durch homologe Rekombination. Bisher bleibt jedoch unverstanden wie die Rekrutierung an DNA und Aktivität von Fun30 reguliert sind, und durch welchen Mechanismus Fun30-abhängiges Nukleosom Remodelling effiziente DNA Resektion ermöglicht. Unsere initialen Daten deuten auf die Existenz eines DSB-assoziierten Proteinkomplexes bestehend aus Fun30 und Dpb11 hin, in dem Fun30 phosphorylierungsabhängig an Dpb11 bindet. Eine von uns generierte Fun30 Mutante mit aufgehobener Dpb11-Bindung zeigt Defekte in der Resektion von DNA-Enden. Dies suggeriert, dass Dpb11 Fun30 reguliert wird und möglicherweise dessen Rekrutierung zu DSBs vermittelt. Ausgehend von diesem Ergebnis möchten wir die Regulation der Fun30 Aktivität an DSBs sowie den Mechanismus aufklären, mit dem Fun30-abhängiges Nukleosom Remodelling die DNA Resektion unterstützt. Außerdem möchten wir unsere Ergebnisse von der Bäckerhefe auf höhere Eukaryoten übertragen und untersuchen, ob das humane Fun30 Homolog SMARCAD1, welches ebenfalls eine Rolle in der DNA Resektion spielt, einer ähnlichen Regulation unterworfen ist. Somit wird diese Studie nicht nur Einblicke in die Regulation und den Mechanismus geben, durch welche Fun30/SMARCAD1 die Reparatur von DNA Schäden ermöglicht, möglicherweise werden die entdeckten Prinzipien sowie die angewandten Ansätze auch als Anhaltspunkt für die Erforschung anderer Nukleosom Remodeller dienen, die eine Rolle in der zellulären Antwort auf DNA Schäden besitzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen