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Das molekulare Zusammenspiel bei DNA-Brüchen

Die Integrität des eukaryotischen Genoms wird durch Prozesse aufrechterhalten, die gemeinsam unter der Bezeichnung DNA-Schadensreaktion (DNA damage response, DDR) zusammengefasst sind. Europäischer Forscher analysierten die Proteine, die an den Reparaturvorgängen in Lymphozyten beteiligt sind.
Das molekulare Zusammenspiel bei DNA-Brüchen
Die DDR-Überwachungsmechanismen beobachten den Chromosomenstatus, um eine korrekte Rekombination und Segregation sicherzustellen und verhindern somit die Übertragung von Mutationen auf Tochterzellen. Bei ausbleibender Reparatur können Brüche von DNA-Doppelsträngen (Double Strand DNA Breaks, DSB) zu Immunschwäche, zu verschiedenen Entwicklungs- und neurologischen Erkrankungen sowie zu Krebs führen. Die Histonproteinkomponenten von Chromatin sind bei dieser Reaktion behilflich, indem eine DNA-Region mit schadensspezifischen Charakteristika geschaffen wird. Die Phosphorylierung von H2AX ist das auffälligste Beispiel dafür, wie eine Chromatinmodifikation die Genomstabilität fördern kann.

Beeindruckender Weise haben B-Lymphozyten über eine DNA-Neuanordnungsreaktion mit der Bezeichnung „Klassenwechsel“ (class-switch recombination, CSR) bezüglich Immunoglobulinen der schweren Kette (immunoglobulin heavy-chain, IgH) dieselben Reparaturwege zur Herstellung von Antikörpervielfalt angepasst. Falls die induzierten DNA-Brüche nicht ordnungsgemäß behoben werden, können diese B-Zellen-spezifischen DNA-Schäden zur Entstehung von onkogenen chromosomalen Translokationen führen.

Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts DDR IN LYMPHOCYTES (Identifying functional proteins at DNA breaks with quantitative proteomics in primary lymphocytes) hatten die Untersuchung des Mechanismus zum Ziel, welcher der Chromatin assoziierten Unterdrückung genomischer Instabilität sowie Krebserkrankungen zugrunde liegt. Zu diesem Zweck wurde Chromatin im proteomischen Maßstab anhand bestrahlter Lymphozyten von Wildtypmäusen und H2AX-defizienten Mäusen analysiert.

Eine biochemische Methode mit der Bezeichnung Chromatinanreicherung für die Proteomik (Chromatin Enrichment For Proteomics, ChEP) wurde optimiert. Dies ermöglichte eine Abbildung von Proteinlandschaften bei Brüchen von DNA-Doppelsträngen mit einer bislang nicht erreichten Auflösung und Genauigkeit. Wissenschaftler identifizierten verschiedene neue Chromatin assoziierte Proteine und führten ein zielgerichtetes genetisches Screening durch, um deren Bedeutung für die Aufrechterhaltung der Genomstabilität zu validieren.

Die Erkenntnisse der Untersuchung von DDR IN LYMPHOCYTES untermauerten alles in allem die Bedeutung von Chromatin für die DNA-Schadensreaktion und für die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen in Lymphozyten. Die Ergebnisse könnten zudem neue Ziele für die Gestaltung therapeutischer Strategien gegenüber Krebserkrankungen oder Immunschwäche liefern.

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Schlüsselwörter

DNA-Schadensreaktion, H2AX, B-Lymphozyten, DDR IN LYMPHOCYTES, ChEP
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