ScienceBlog: Vernetzte DNA
UV-Licht und einige Chemikalien verfügen über die Eigenschaft, DNA-Stränge verknüpfen zu können, wodurch Strukturveränderungen entstehen, die im schlimmsten Fall einen DNA-Abschnitt unbrauchbar machen, wenn die Verlinkung nicht mehr aufgelöst wird. Dass dieser Umstand für die Zelle bzw. den Organismus nicht sonderlich vorteilhaft ist, ist sicherlich einleuchtend. Wie der UV-induzierte Verknüpfung aufgelöst werden kann, ist schon recht lange bekannt, da hier meistens Thymidin-Dimere oder sogenannte 4-6-Addukte zwischen C- und G-Basen entstehen. Die dafür nötigen Enzyme sind werden Photolyasen genannt, da auch diese wiederum lichtabhängig arbeiten, was durchaus Sinn macht.
Anders sieht es allerdings aus, wenn die Verknüpfung mehr oder weniger “wild” von Statten geht, wie das bei Chemikalien der oft Fall ist. Die nun veröffentlichte Arbeit von Räschle et al. wurde zu einem guten Teil bei uns in der Arbeitsgruppe angefertigt, da der Firstautor seit Anfang des Jahres bei uns zu Gast ist. Als System wurden Xenopus Ei-Extrakte verwendet, in die verschiedene chemisch verknüpfte Plasmide gegeben wurden (unter anderem auch mit Cis-Platin verknüpfte, ein Therapeutikum in der Krabstherapie). Anschließend wurde das Verhalten dieser Plasmide beobachtet während der Extrakt einen Replikationszyklus durchläuft. Soweit zum Setup.
Natürlich gab es einige Theorien und Vorhersagen von verschiedenen Leuten, wie das nun alles ablaufen könnte, es hat sich aber im Versuch gezeigt, dass die Reperatur unbedingt abhängig von DNA-Replikation ist. Depletiert man die dafür nötige DNA-Polymerase Zeta, die schon bekannte Funktionen in DNA-Reperatur besitzt, kann die Verknüpfung nicht mehr aufgelöst werden. Der Mechanismus an sich ist auch recht interessant und die Autoren haben sogar eine sehr genaue zeitliche Abfolge erstellt, allerdings will ich euch das ersparen, da das schon sehr speziell ist.
Logisch kann man die Kopplung an DNA-Replikation erklären, da so eine Verknüpfung in einem Organsimus natürlich nur zellweise auftritt und nicht überall. Solange nur eine Zelle davon betroffen ist, ist das (relativ) egal und diese könnte auch absterben und durch eine andere ersetzt werden. Hat die Zelle aber selbst wichtige Funktionen z.B. als Vorläuferzelle und muss sich weiterhin teilen, so sollte der gestörte DNA-Abschnitt natürlich wieder in vollständiger, richtiger Form vorliegen. Der Link zur DNA-Replikation erspart also unnötigen Energieverbraucht für den Organsimus, da nicht in jeder betroffenen Zelle eine Reperatur stattfindet, sondern nur in den teilungsfähigen Zellen.
Natürlich lässt sich nicht ausschließen, dass auch hier weitere Mechanismen existieren, die einzelne Zellen vor Crosslinking schützen, aber die Verbindung zur DNA-Replikation in dieser Form ist neu.
Cool, das Paper liegt seit ein paar Tagen schon bei mir auf dem Lesestapel. Jetzt ist es bis ganz nach oben gerutscht
Mich interessiert das, weil ich mit jeder Menge Mutagenen arbeite, unter anderem mit Crosslinkern wie Cisplatin und Mitomycin C. Eine Erklärung, die ich zumindest für MMC schon mal gefunden habe hat mir der Erkennung des Schadens zu tun: Dieser Crosslink wird von den Reparaturproteinen nicht erkannt und darum erstmal nicht repariert. Erst wenn dann die Replikationsgabel stehen bleibt weil die replikative Helikase die beiden Stränge nicht mehr trennen kann wird ne Reparatur eingeleitet. Das wurde daran gezeigt, dass im Zellzyklus erst während der S-Phase angehalten wird, die vorherigen Kontrollpunkte werden nicht aktiviert.
Wie gesagt, der Mechnaismus mit der zeitlichen Abfolge wurde sehr genau untersucht. So bleibt die Polymerase ca. 20-24 nt auf beiden Seiten vor dem Crosslink hängen, weil sie einfach nicht weiter kommt. Nach ungefähr 20 Minuten wird dann eine Seite bis an den Crosslink heran verlängert, dann erfolgt intersection (die “Arme” werden abgeschnitten) und translesion (der Crosslink wird überlesen und irgendwie homolog rekombiniert). Insgesamt recht kompliziert und ich muss zugeben, dass ich auch nicht alles 100%ig durchschaut habe. Trotzdem ein wirklich gutes Paper.
Gestern bin ich endlich dazu gekommen das Paper zu lesen. (Dazwischen kamen so zwei oder drei Paper raus, die mein eigenes Gebiet ordentlich aufgerüttelt haben. Dazu muss ich dann auch noch was schreiben.) Ich muss schon sagen: Super Paper! Ich gestehe es hier ganz öffentlich, ich stehe total auf die Untersuchung von den Vorgängen an der DNA mit Sequenziergelen! Science Porn eben
Hey, letzte Woche hab ich doch tatsächlich den Markus Räschle auf nem netten kleinen Meeting kennengelernt! Wir waren beide ein wenig Außenseiter, als in Deutschland arbeitende auf nem Schweiz-Japan Meeting. Der Räschle kommt ja wenigstens aus der Schweiz, der hatte zumindest ne halbe Anwesenheitsberechtigung
Markus ist wirklich ein sehr angenehmer Zeitgenosse. Wir hatten noch ein paar sehr schöne Diskussionen und ich konnte ihm sogar ein paar Sachen zeigen, die er so noch nicht kannte.
Ich weiß nur, dass er jetzt am MPI geblieben ist und dort, denke ich mal, eine Anstellung bekommen hat. Aber zumindest seit ich weg bin, haben wir keinen Kontakt mehr gehabt. Ich hoffe aber, dass wir uns noch mal irgendwie sehen werden, da wird sich schon Gelegenheit zu ergeben.