Analyse der Genom-stabilisierenden Funktion des Tumorsuppressors BRCA1 in der Mitose.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
BRCA1 ist ein wichtiger Tumorsuppressor bei Brust- Eierstock- und anderen Krebsarten. Es ist bereits gut etabliert, dass BRCA1 eine zentrale Rolle zur Unterdrückung von genomischer Instabilität in Krebszellen spielt und dies ist mit einer Rolle bei der homologen DNA-Rekombinationsreparatur assoziiert. Hingegen haben unsere eigenen Studien gezeigt, dass ein Verlust von BRCA1 auch mitotische Defekte verursacht und insbesondere zu einer abnormal erhöhten Mikrotubuli-Dynamik und zu Chromosomen-Fehlverteilungen und Aneuploidie in der Mitose führt. In unserem DFG-geförderten Projekt haben wir uns das Ziel gesetzt, neue Erkenntnisse zur Rolle von BRCA1 zur Unterdrückung der chromosomalen Instabilität in Krebszellen zu gewinnen. In Einklang mit vorherigen Studienergebnissen haben wir gefunden, dass BRCA1 eine Rolle bei der homologen Rekombinationsreparatur, beim Replikationsstress und für eine ordnungsgemäße Mitose spielt. Wir konnten zeigen, dass ein Verlust von HR-Reparaturfaktoren wie BRCA1 und auch RAD51 zu mitotischen Defekten führt. Jedoch haben wir Hinweise darauf erlangt, dass eine Hemmung der HR- Reparatur nicht per se für die mitotischen Defekte nach BRCA1-Verlust verantwortlich ist. Im Gegensatz dazu haben wir aber Hinwesie dafür gefunden, dass Replikationsstress, der nach BRCA1- oder RAD51-Verlust induziert wird, auch für die mitotischen Defekte und Chromosomen-Fehlverteilung verantwortlich ist. Darüber hinaus konnten wir auch zeigen, dass nicht die Verlangsamung der Replikationsgabeln beim Replikationsstress, sondern eine erhöhte Anzahl von aktiven Replikationsstellen (origins) die mitotische Defekte induziert. Weiterhin haben wir Hinweise darauf erlangt, dass die zusätzliche Aktivierung von Replikationsstellen mit einer Erhöhung von Transkriptions-Replikations-Kollisionen und mit einer vermehrten Bildung von R-Loops verbunden ist. Interessanterweise führt die Hemmung der Transkription während der DNA-Replikation und auch eine experimentelle Auflösung von R-Loops zu einer effizienten Unterdrückung der Replikationsstress-induzierten mitotischen Defekte. Basierend auf unseren Ergebnissen postulieren wir ein Modell, in dem der Verlust von BRCA1 vorrangig zu DNA-Replikationsstress und zu einer Aktivierung von zusätzlichen Replikationsstartpunkten führt. Dies könnte dann zu vermehrten Transkriptions-Replikations-Kollisionen und zu einer vermehrten Bildung von R-Loops während der S-Phase des Zellzyklus führen, was wiederum einen Schalter für die Induktion einer abnormal erhöhten Mikrotubuli-Dynamik in der Mitose und chromosomaler Instabilität darstellt. Gegenwärtige und zukünftige Arbeiten sollen nun zeigen, warum und wie Replikationsstress nach BRCA1-Verlust zu einer Veränderung der Mikrotubuli-Dynamik führt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Mild replication stress causes aneuploidy by deregulating microtubule dynamics in mitosis. Cell Cycle, 18(20), 2770-2783.
Böhly, Nicolas; Kistner, Magdalena & Bastians, Holger
-
Increased replication origin firing links replication stress to whole chromosomal instability in human cancer. Cell Reports, 41(11), 111836.
Böhly, Nicolas; Schmidt, Ann-Kathrin; Zhang, Xiaoxiao; Slusarenko, Benjamin O.; Hennecke, Magdalena; Kschischo, Maik & Bastians, Holger
