Strukturanalyse von DNA-Reparaturproteinen
Bei der Chemotherapie, dem Goldstandard der Krebsbehandlung, werden Arzneimittel eingesetzt, die DNA-Schäden und damit Zelltod verursachen. Allerdings verfügen Zellen über Mechanismen wie die Nucleotid-Exzisionsreparatur, um die DNA-Schädigung zu beheben und die genomische Integrität aufrechtzuerhalten. Während dieses Prozesses spaltet die strukturspezifische XPF/ERCC1-Endonuklease doppelsträngige zu einzelsträngigen DNA-Übergängen, wodurch die durch die Platin-Medikamente induzierten DNA-Querverbindungen repariert werden. Hinweise deuten darauf hin, dass die Verringerung der XPF/ERCC1-Aktivität Krebszellen gegenüber Chemotherapeutika sensibilisieren kann und damit deren Effizienz verbessern könnte. Allerdings hat sich die Identifizierung von XPF/ERCC1-Inhibitoren für die Anti-Krebs-Therapie als schwierig erwiesen. Um die Entwicklung solcher pharmakologischen Wirkstoffe zu unterstützen, untersuchte das EU-finanzierte Projekt XPF-ERCC1 (Structural and kinetic studies of XPF/ERCC1-DNA complex for drug discovery) den Mechanismus, mit dem XPF/ERCC1 DNA-Targets erkennt und spaltet. Die Forscher verwendeten eine Kombination von strukturellen und kinetischen Methoden, um die Erkennung der relevanten DNA-Substrate durch das XPF/ERCC1-Protein zu untersuchen. Mithilfe von NMR-Methoden wurde ein Strukturmodell des XPF/ERCC1-DNA-Komplexes auf atomarer Ebene erstellt, während kinetische Messungen den Wissenschaftlern erlaubten, die Bindungs- /Dissoziationsraten zu ermitteln. Ein minimaler Heterodimer des Volllängenproteins, das alle DNA-Strukturen spaltete, wurde für kristallographische und enzymatische Studien erfolgreich exprimiert und purifiziert. Als nächstes wurde das minimale XPF/ERCC1-Protein unter optimierten Bedingungen in einem Hochdurchsatz-Screen für Inhibitoren der Nukleaseaktivität platziert. Mehrere vielversprechende Leads wurden identifiziert und weiter untersucht. Die Forscher entdeckten, dass die Affinität des XPF/ERCC1-Proteins für verschiedene Substrate nicht signifikant unterschiedlich war, aber sie beeinflussten die komplexe Stabilität. Insgesamt erzielte das Projekt erhebliche Fortschritte hinsichtlich der Löslichkeit und Aggregation des XPF/ERCC1-Proteins, der Charakterisierung der Affinität zu verschiedenen DNA-Substraten und der Stabilität der relevanten Protein-DNA-Komplexe. Diese Information ebnet den Weg für zukünftige Studien zur Abgrenzung der Korrelation zwischen DNA-Bindung und enzymatischen Aktivitäten des XPF/ERCC1-Proteins.
Schlüsselbegriffe
DNA-Schäden, Chemotherapie, Nukleotid-Exzisions-Reparatur, XPF/ERCC1, Inhibitor
