Nickel, Ann- Christin:

Interaktion verschiedener Reparaturmechanismen für die Behebung von O6-Methylguanin-Schäden in der DNA

Duisburg, Essen (2010), V, 103 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
Fakultät für Biologie
Thomale, Jürgen (Doktorvater, Betreuerin)
Ehrenhofer-Murray, Ann (GutachterIn)
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2010
Abstract:
O6-Methylguanin (O6-MeG) ist ein DNA-Schaden, der durch endogene und exogene alkylierende Substanzen oder tumortherapeutisch eingesetzte Verbindungen hervorgerufen wird und sowohl mutagen als auch zytotoxisch wirken kann. Biochemische Analysen dieser Arbeitsgruppe ließen vermuten, dass es in Säugerzellen zusätzlich zu der direkten Demethylierung durch das spezifische Reparatur-Protein MGMT einen weiteren Mechanismus zur Entfernung von O6-MeG gibt, bei dem offenbar Komponenten aus bereits bekannten Reparaturwegen verwendet werden. Der neue Mechanismus entfernt durch duale Einschnitte das alkylierte Guanin und weist auf eine Beteiligung des Nukleotid Exzisions Reparatur (NER)-Systems hin. In dieser Dissertation wurde der neu beschriebene Reparatur-Mechanismus weiter charakterisiert, einzelne essenzielle Komponenten identifiziert und die zellulären Konsequenzen bei einem Ausfall dieses Systems untersucht. Anhand von Bindungsstudien mit rekombinanten Reparaturproteinen konnte gezeigt werden, dass das NER-Protein XPC an O6-MeG-Läsionen in der DNA bindet und für die Einleitung des Exzisionsvorganges essenziell ist. Dies wurde durch Reparaturkinetiken für O6-MeG an XPC-defizienten humanen Fibroblasten und an rekonstituierten Varianten und an primären hämatopoetischer Zellen aus XPC(-/-)-Mäusen nach einer ex vivo-Exposition mit Alkylanzien belegt. Ein funktioneller Ausfall führte zu einer erhöhten Sensitivität gegenüber alkylierenden Substanzen. Die Ergebnisse zeigen, dass die NER nicht alleine für die O6-MeG-Reparatur zuständig ist. Daher wurde die Beteiligung des Fanconi-Anämie(FA)-Systems analysiert, dem bisher nur eine Rolle bei der Prozessierung von DNA-Doppelstrang-Brüchen zugeschrieben wurde. Von den humanen Zelllinien mit Funktionsverlustmutationen für jeweils eines der FA-Proteine zeigten nur die Zellen mit Defekt im FancD2-Gen einen vollständigen Ausfall des alternativen Reparaturweges. Die essenzielle Rolle von FancD2 in diesem Prozess konnte durch einen Vergleich von primären Zellen und Gewebe aus FancD2(+/+) und FancD2(-/-) Mäusen bestätigt werden. Eine Interaktion von XPC und FancD2 konnte bisher nicht gezeigt werden, jedoch bilden XPC-defiziente Zellen nach einer Alkylierungsbehandllung keine FancD2-Foci an DNA-Schäden, wohingegen rekonstituierte Zellen dies können. Somit bleibt noch unklar, wie und in welcher Weise FancD2 und XPC nach einem Alkylierungsschaden miteinander reagieren oder koordiniert werden, um den DNA-Schaden zu beheben. Weitere Forschungen sind nötig um die Interaktion der beiden Proteine genauer zu definieren und um weitere Komponenten des alternativen O6-MeG-Reparatur-Mechanismuses zu beschreiben.