Untersuchungen zu den Mechanismen einer Survivin-DNA-PKcs-Heterotetramer-Komplex modulierten DNA-Schadensantwort und deren therapeutischen Bedeutung

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Rödel
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik ; Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511463105

Es existieren zahlreiche Hinweise, dass eine Überexpression des Inhibitor of Apoptosis Proteins (IAP) Survivin in humanen Tumoren signifikant mit einer Therapieresistenz und schlechten Prognose korreliert ist. Darüber hinaus stellt Survivin einen Strahlenresistenzfaktor dar, der eine DNA-Schadensantwort durch eine Interaktion mit der DNA-abhängigen Proteinkinase (DNA-PKcs) zu beeinflussen vermag. Durch die Anwendung von Co-Immunpräzipitation und Förster-Resonanz-Energie-Transfer-Untersuchungen konnten wir kürzlich eine direkte Beteiligung der Survivin Baculovirus IAP Repeat (BIR)-Domäne an der Regulation des zellularen Überlebens und der DNA-Reparatur durch eine Interaktion der Aminosäuren S20 und W67 mit der Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)-Domäne der DNA-PKcs nachweisen. Basierend auf molekularen Docking und Dynamik-Simulationen, in vitro Kinase-Tests und umfangreichen massenspektroskopischen Analysen haben wir das Modell eines Heterotetramer-Survivin-DNA-PKcs-Komplexes entwickelt. Dieses Modell beinhaltet eine Konformationsänderung der DNA-PKcs PI3K-Domäne mit erhöhter enzymatischer Aktivität, veränderter Substratspezifität und den Nachweis von differentiell regulierten Phosphopeptiden und Proteinen. Das Projekt basiert auf diesen Befunden, da unser Wissen über Mechanismen und zusätzliche Partner des Komplexes noch begrenzt ist. Um diese Lücke zu schließen, ist es ein Ziel des vorliegenden Antrags eine detaillierte Analyse funktioneller Eigenschaften und eine mechanistische Verifizierung ausgewählter Survivin-DANN-PKcs-abhängiger Phosphorylierungsstellen und Proteine der DANN-Schadensantwort durchzuführen sowie neue Interaktionspartner (Proteine und RNA) durch den Einsatz hoch aktueller Methoden, einschließlich der „Proximity-Dependent Biotin Identification” und der CLIP-Sequenzierung (UV Crosslinking Immunoprecipitation Protein-bound RNA sequencing) zu identifizieren. Darüber hinaus soll die Frage beantwortet werden, ob die Survivin-DANN-PKcs-Interaktion medikamentös angreifbar ist. Dazu werden niedermolekulare Inhibitoren identifiziert bzw. weiterentwickelt und ihre therapeutische Wirkung in Krebszelllinien und Organoidkulturen des Rektumkarzinoms analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen