Untersuchungen zum nukleären Aktin-Zytoskelett in der DNA Reparatur

• Antragsteller: Dr. Hans-Peter Wollscheid
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555596903

Das Aktin-Zytoskelett übernimmt essentielle Aufgaben, wie intrazellulären Transport, Zellteilung, Morphologie und Mobilität. Obwohl Aktin bereits seit über einem Jahrhundert erforscht wird, wurden die Funktionen von Aktinfilamenten (F-Aktin) im Zellkern erst kürzlich entdeckt. Ermöglicht hat dies die Entwicklung von Nanobody-basierten Werkzeugen, welche das Wirken von nukleärem F-Aktin in der DNA Reparatur, der DNA Replikation und in der Zellzyklus-Regulation gezeigt haben, was zu einer wachsenden Begeisterung an den möglichen nukleären Funktionen des Aktin- Zytoskeletts geführt hat. Jedoch bleibt der Beitrag von Myosinen zu diesen Funktionen im menschlichen Zellkern noch unklar. Myosine sind Aktin-basierte molekulare Motorproteine aus denen Myosin VI durch seine einzigartige Direktionalität herausragt, da es vom Plus- zum Minusende von Aktinfilamenten wandert. Basierend auf unserer Beobachtung von Interaktionen mit Kernproteinen, erforschen wir die Funktionen von Myosin VI im Zellkern. Die Erfolge in der Aktin-Forschung haben uns inspiriert, Myosin VI-spezifische Affinitäts-Sonden (DARPins) mit Nanobody-ähnlichen Funktionen zu selektionieren, welche es uns ermöglichen, Lokalisation als auch Stabilität von endogenem Myosin VI zu manipulieren. Beachtlicherweise konnten wir einen funktionellen Zusammenhang zwischen Myosin VI und zwei bedeutenden Signalwegen der Genomstabilität herstellen: Der Reparatur von DNA Doppelstrangbrüchen und der Antwort auf Replikationsstress. Der Verlust von Myosin VI führt, wie bereits für Aktin gezeigt, zu Defekten in der DNA Resektion und der Mobilität von Doppelstrangbrüchen, Schlüsselfunktionen der homologen Reparatur. Zusätzlich haben wir nach Verlust von Myosin VI eine verringerte Kontrollpunkt-Aktivierung nach Replikationsstress, einhergehend mit dem Verlust des Schutzes von Replikationsgabeln festgestellt. Interessanterweise exprimieren Ovarialkarzinome selektiv die Zellkern-lokalisierende Isoform von Myosin VI, was nahelegt, dass die onkogenen Funktionen von Myosin VI im Zellkern liegen. Das Ziel dieses Projektes ist es, die Mechanismen der Funktionen von Myosin VI in der DNA Reparatur zu ergründen, mit Fokus auf die Ku70/80-Extraktion von Chromatin, was die erweiterte DNA-Resektion ermöglicht. Aufgrund der Motordomänen-Abhängigkeit der Zellkern-Funktionen von Myosin VI erwarten wir, die Mechanismen der F-Aktin abhängigen Prozesse in der DNA Reparatur und auch darüber hinaus zu entschlüsseln. Zusätzlich beabsichtigen wir, den Einfluss von anderen Plus-Ende gerichteten Myosinen, sowie Aktin-Bindeproteinen, auf die Reparatur von Doppelstrangbrüchen zu untersuchen. Die Verwendung und Entwicklung der DARPin Technologie wird uns dabei bedeutend unterstützen. Wir erwarten, neue Erkenntnisse im Zusammenspiel zwischen Zytoskelett und Genomstabilität zu erlangen, die unter anderem unser Wissen über Prostata- und Ovarialkarzinome erweitern, um neuartige Angriffsmöglichkeiten zu finden, diese Krebsarten zu therapieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Robert Grosse