Zelluläre DNA-Reparatur und toxizitätsbestimmende Faktoren der bedeutenden oxidativen Basenmodifikation Thyminglykol

• Antragsteller: Professor Dr. Andriy Khobta
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406568501

Thyminglykol (TG) ist eine wichtige DNA-Modifikation die durch Oxidation von Thymin und 5-Methylcytosin entsteht. Sie wird durch ionisierende Strahlung und in kleinerem Ausmaß auch durch freie Radikale endogenen Ursprungs generiert. Eine nichtplanare Struktur und die Unfähigkeit des TG ein Watson-Crick Basenpaar zu bilden verursachen eine Deformation der DNA-Doppelhelix und beeinträchtigen die Replikation beschädigter DNA. Die besonderen Eigenschaften von TG erklären seine erhebliche Toxizität im Vergleich zu anderen oxidativen Basenmodifikationen. Aus biochemischen Untersuchungen ist bekannt, dass wenigstens zwei DNA Glykosylasen fähig sind TG aus der DNA zu entfernen. Strukturelle Daten legen außerdem die Vermutung nahe, dass auch andere DNA Reparaturmechanismen an der Entfernung von TG beteiligt sein könnten. Die Bedeutung und potentielle Überschneidungen zwischen solchen Reparaturmechanismen in Zellen sind jedoch nicht geklärt.Das Ziel dieses gemeinsamen Projektes ist die biologische Relevanz der potentiellen TG Reparaturmechanismen aufzuklären und Faktoren zu identifizieren, welche bei der Auswahl der Reparaturwege in Humanzellen von Bedeutung sind. Wir werden humane Zellmodelle einsetzten bei denen die essentiellen Komponenten des Basenexisionsreparaturweges (wie die DNA Glykosylasen NTHL1 und NEIL1) beziehungsweise andere mutmaßliche Reparaturproteine inaktiviert sind. Das französische Team wird eine Lasermikroirradiation an ausgewählten Zellkernbereichen in Anwesenheit eines Photosensibilisators durchführen um die Rekrutierung von DNA-Reparaturproteinen und die Reparatur von TG in situ zu erfassen. Parallel wird das deutsche Team synthetisches TG an bestimmten Nukleotidpositionen in funktionsfähige Reportergene einbauen um die Reparatur sowie die Auswirkungen von TG auf Transkription und DNA-Synthese in transfizierten Wirtszellen zu ermitteln. Dank der komplementären Vorgehensweisen der Projektteams soll die Bedeutung einzelner DNA-Reparaturwege bei der Antwort auf TG im zellulären Kontext aufgedeckt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Privatdozentin Anna Campalans, Ph.D.