Zusammenhang zwischen DNA-Schadensreparatur und Tumorgenese
Die Reparatur von Doppelstrangbrüchen in Säugerzellen erfolgt entweder über nicht-homologe Bindung der offenen Enden (non-homologous end-joining, NHEJ) oder homologe Rekombination (HR). Bei der Rekombination werden Stränge zwischen zwei homologen Chromosomen ausgetauscht und die so verbundenen DNA-Moleküle zu Holliday-Strukturen (HJ) formiert. Für die korrekte Vervollständigung der HR und insbesondere Auflösung tumorigener Doppel-HJ (dHJ) ist der so genannte enzymatische BTRR-Komplex zuständig. BTRR arbeitet mit der Helikase BLM in einem stabilen Komplex aus Topoisomerase III und zwei Oligonukleotid-bindenden Faktoren (RMI1 und RMI2). Mutationen im Gen BLM stehen in Zusammenhang mit dem Bloom-Syndrom (BS), das das Risiko für mehrere Krebserkrankungen in jungen Jahren erhöht. Das EU-finanzierte Projekt BLMCOMPLEX (Mechanism of Holliday junction dissolution by the Bloom’s syndrome complex) untersuchte daher, welche molekularen Mechanismen bei der Auflösung von HJ während der homologen Rekombination in menschlichen Zellen stattfinden. Mit Elektronenmikroskopie und gereinigten BTRR-Komplexen konnten die Forscher die Bedingungen für die Bindung von BTRR-dHJ-Komplexen optimieren und beobachten, dass zwei BTRR-Komplexe die dHJ an den Verbindungspunkten binden. Vorläufigen Ergebnissen zufolge bildet die BLM-Helikase in Lösung Dimere. Mit Peptid-Arrays wurden dann die wichtigsten Interaktionsbereiche zwischen BLM-Monomeren und die Komponenten des BTRR-Komplexes identifiziert. Die für die Studie entwickelten Instrumente werden künftige Studien zu mutanten Phänotypen in vitro und in vivo vereinfachen und damit die Rolle von BLM/BTRR sowie die Signifikanz von Mutationen bei BS-Patienten klären helfen. Neben dem BTRR-Signalweg besitzen menschliche Zellen eine andere, über Endonukleasen vermittelte Form der Auflösung von HJ. Dabei werden enzymatische Resolvasen aktiv, die offenbar dHJ eliminieren, wenn sie den BTRR-Komplexen entgangen sind, und vor allem einzelne HJ, die vom BTRR nicht abgebaut werden konnten. Analysen dieser Proteine auf plasmidbasierten Einzel- und Doppel-HJ-Substraten belegten in vitro die Spaltung von Zwischenprodukten, die entweder einzelne oder doppelte HJ enthalten. Insgesamt enthüllte das Projekt, dass beide Arten der HJ-Auflösung verschiedenste Rekombinationszwischenstufen bei der HR von DNA-Doppelstrangbrüchen eliminieren können.
Schlüsselbegriffe
Doppelsträngige DNA-Brüche, homologe Rekombination, Holliday-Übergänge, Bloom-Syndrom, BLMCOMPLEX
