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Projekt
Molekulare Mechanismen und physiologische Funktionen von DNA-Schadenskondensaten
Antragsteller
Professor Dr. Simon Alberti; Professor Dr. Claus Seidel
Fachliche Zuordnung
Biophysik
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419138288
DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) sind eine äußerst schädliche Art von DNA-Schädigung, der durch DNA-Reparaturwege entgegengewirkt wird. Genetische und pharmakologische Manipulationen innerhalb von Zellen haben ein umfassendes Bild der zellulären Akteure und Ereignisse der DSB-Reparatur erzeugt. Unser molekulares und mechanistisches Verständnis, das diesen lebenswichtigen Reparaturprozessen zugrunde liegt, bleibt jedoch begrenzt. Darüber hinaus basieren bisherige Versuche DSB-Reparatur im Reagenzglas zu untersuchen, auf relativ einfachen Systemen, welche die Komplexität, wie sie in Zellen beobachtet wird, nicht rekapitulierten. Dementsprechend fehlt noch ein umfassendes mechanistisches Verständnis der Reparatur von DSBs.Aufbauend auf dem Schlüsselenzym für DNA-Schäden Poly(ADP)-Ribosepolymerase (PARP1) konnten wir frühe aktive DSB-Kondensate im Reagenzglas herstellen. Die Stabilität dieser Kondensate hängt von mehreren Komponenten ab, erfordert ein kontinuierliche Energiezufuhr und rekapituliert damit wichtige Beobachtungen aus Zellen. Mit diesem System sind wir jetzt in der einzigartigen Position, die molekularen Ereignisse, die der DNA-Schadenserkennung, der Entscheidungsfindung und der DSB-Reparaturenzymologie zugrunde liegen, mechanistisch zu analysieren.Das Ziel dieses Antrags ist es, ein detailliertes Verständnis der frühen Schritte der DSB-Reparatur zu liefern. Um die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen zu ermöglichen, müssen beide DNA-Enden in der Nähe bleiben. Dieser Schritt ist wichtig, da alle nachfolgenden Schritte der DSB-Reparatur davon abhängen. Wie Zellen dafür sorgen, dass DNA-Enden in der Nähe bleiben, bleibt rätselhaft. Mit unserem Bottom-up-Ansatz zur Rekonstruktion von DNA-Schäden konnten wir zeigen, dass PARP1-Moleküle um DNA-Läsionen Cluster bilden. Die kollektiven Wechselwirkungen, die der Clusterbildung zugrunde liegen, verhindern die Trennung von DNA-Enden und ermöglicht die Rekrutierung von Reparaturenzymen. Die Entschlüsselung dieser komplexen Zusammenhänge erfordert einen multidisziplinären Ansatz, der Rekonstitutionsbiochemie, molekulare Biophysik und Einzelmolekülansätze kombiniert. Dieses Konsortium kombiniert das Fachwissen zweier Arbeitsgruppen, um DSB-Kondensate umfassend zu charakterisieren, die sich an synapsierten DNA-Enden anordnen. Unser Ziel ist es, die regulatorischen Prinzipien aufzudecken, die der DSB-Kondensatbildung zugrunde liegen, und wichtige mechanistische Einblicke in die funktionellen und krankheitsassoziierten Rollen dieser Kondensate in Zellen zu liefern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
