Neue Erkenntnisse zum p53-Suchmechanismus
Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts "Quantifying transcription factor search mechanism by three-dimensional single molecule tracking" (SMT OF TFS) war die Darstellung von p53 in Einzelmolekülauflösung. p53 ist bei fast 70% aller bekannten Tumoren mutiert. Es reguliert normalerweise die zelluläre Antwort auf Stresssignale wie DNA-Schäden, die die Integrität des Erbguts gefährden. Der Transkriptionsfaktor ist auch eine wichtige Zielstruktur bei Chemo- und Strahlentherapien, um in Krebszellen DNA-Schäden hervorzurufen und sie dadurch abzutöten. Die Studie untersuchte den Mechanismus, mit dem p53 unter den vielen verfügbaren Bindungsstellen all jene Sequenzen erkennt, die reguliert werden müssen. Man wollte herausfinden, ob und wie p53 diesen Suchmechanismus in Abhängigkeit von der Herkunft des genotoxischen Stressfaktors moduliert. Hierzu wurde ein Fluoreszenzmikroskop entwickelt, das einzelne Transkriptionsfaktoren in 3D-Umgebungen identifiziert und darstellt. Das Mikroskop eignet sich für Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie, 2D-Einzelmolekül-Tracking, 3D-Einzelpartikel- und hochaufgelöste Lokalisationsmikroskopie. Mit eigens entwickelten analytischen und numerischen Methoden wird das dynamische Verhalten von p53 in basalem Zustand und nach Auslösen verschiedener Stressfaktoren untersucht. Der Transkriptionsfaktor war nur vorübergehend (einige Sekunden) an DNA gebunden, wobei jeweils weniger als 20% des Proteins beansprucht wurden. Untersucht wurde der Mechanismus, mit dem p53 spezifische Stellen auf der DNA identifiziert. Die Daten wurden in ein flexibles Modell der p53-Erkennung übertragen. Dabei bindet der TF zunächst unspezifisch über seinen C-Terminus an die DNA. SMT OF TFS zeigte, dass p53 nach DNA-Schäden seine DNA-Affinität und den Suchmechanismus moduliert. Zudem wird die p53-Affinität differentiell moduliert, jeweils in Abhängigkeit von der Herkunft des genotoxischen Stressfaktors. Das Ergebnis ist ein erster Beleg der so genannten "Latenz"-Hypothese für p53 in lebenden Zellen. Damit liefert das Projekt neue Erkenntnisse über zelluläre Reaktionen, die sich in der Krebstherapie anwenden lassen.
Schlüsselbegriffe
p53, Mikroskopie, Transkriptionsfaktoren, lebende Zellen, Einzelmolekül-Tracking
