Das Zusammenspiel zwischen der DNA-Replikationsgeschwindigkeit und der Regulierung der R-Loop-Stabilität und deren Folgen für die Genom-/Telomer-Integrität

• Antragsteller: Professor Dr. Brian Luke, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468884468

Alle Zellen leiden unter exogenem und endogenem Replikationsstress, der die Verlangsamung oder das Abwürgen von Replikationsgabeln und/oder der DNA-Synthese verursacht. Eukaryoten haben ein konserviertes Überwachungssystem, den DNA-Replikations-Checkpoint (DRC), entwickelt, um mit Replikationsstress umzugehen. Unsere derzeitigen Konzepte des DRC basieren hauptsächlich auf Studien mit exogenen Stressoren wie Hydroxyharnstoff (HU), einem RNR-Inhibitor, der neben der dNTP-Verarmung auch andere Effekte haben kann. In unserer Vorarbeit hat das Lou-Labor mehrere Hefe-Mutanten mit niedriger Prozessivität von pol2 isoliert, die für die katalytische Untereinheit der Leitstrang-Replikase Pol ε kodieren. Diese Mutanten zeigen eine langsame DNA-Synthese ohne signifikante Veränderung der Mutationshäufigkeit und stellen somit ein ideales Modell dar, um DRC im Kontext von endogenem Replikationsstress zu untersuchen. Basierend auf der intensiven Interaktion zwischen den Labors von Luke und Lou sowie der gemeinsamen Nutzung von unveröffentlichten Ressourcen zwischen den beiden Gruppen seit 2015, schlagen wir vor, zu zeigen, wie die Replikationsprozessivität oder -geschwindigkeit die Gabelprogression durch verschiedene genomische Regionen beeinflusst, insbesondere schwer zu replizierende oder R-Schleifen bildende Bereiche, einschließlich Telomere. Wir planen, (i) langsame Replikationsmutanten in Hefe zu isolieren und zu charakterisieren; (ii) die Auswirkungen von Änderungen der Replikationsgeschwindigkeit auf die genomweite R-Loop-Bildung und -Stabilität sowie die Telomererhaltung aufzuklären; (iii) die Mechanismen der DRC-Aktivierung und ihrer wichtigsten nachgeschalteten Effektoren als Reaktion auf endogenen Replikationsstress aufzudecken; (iv) die wichtigsten Ergebnisse auf Säugetierzelllinien auszuweiten und diese Erkenntnisse auf mit Genominstabilität verbundene menschliche Krankheiten, einschließlich Krebs, anzuwenden.Diese Studien werden den Beitrag eines übersehenen Aspekts der DNA-Replikation, der Geschwindigkeit, zur Aufrechterhaltung der Genomstabilität aufdecken, während sich die meisten bisherigen Studien auf die Treue der DNA-Replikation konzentriert haben. Mit der vollständigen komplementären Expertise der chinesischen und deutschen Teams, die sich auf ein spezielles Modell der langsamen Replikation konzentrieren, glauben wir, dass dieses Projekt unser Verständnis des Alterns und der mit der Genominstabilität zusammenhängenden Krankheiten erweitern wird und die Replikationsgeschwindigkeit als zukünftiges therapeutisches Ziel aufzeigen kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Huiqiang Lou, Ph.D.