Funktionelle Charakterisierung des DNA Eingangs-/Ausgangstores der replikativen MCM2-7 DNA Helikase in der S-Phase

• Antragsteller: Dr. Luitpold Maximilian Reuter
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 336963304

Das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens ist es aufzudecken, wie die regulierte MCM2-7 Ringöffnung die Aktivierung der replikativen Helikase, die DNA-Synthese sowie die DNA-Reparatur beeinflusst. Diese Arbeit hat das Potential einen völlig neuen Reaktionsablauf zu entdecken, der eine große Bedeutung für die Stabilität des Genoms hat.Die gezielte und akkurate Verdoppelung des DNA Gehaltes ist von äußerster Wichtigkeit für die DNA Stabilität einer jeden Zelle. Daher verwenden eukaryontische Zellen ein ausgeklügeltes System, um ihren Chromosomensatz zu verdoppeln. In diesem zweigeteilten Prozess wird zuerst der ringförmige MCM2-7 Proteinkomplex (mini chromosome maintenance) auf ausgewählte doppelsträngige DNA-Replikationsursprünge geladen. Im zweiten Schritt bildet sich ein makromolekularer Komplex aus Proteinen, der den MCM2-7 Komplex in der frühen S-Phase unter anderem durch Phosphorylierung aktiviert. Hierbei wird ein DNA Strang aus dem Helikasering entfernt. Wie dies jedoch molekular geschieht ist gänzlich unbekannt.In diesem Projekt wird ein im Gast-Labor exklusiv verfügbarer Ansatz genutzt, bei welchem die Öffnung des MCM2-7 Ringes künstlich verschlossen werden kann. Dieses System wurde bereits erfolgreich zur Bestimmung des DNA Eingangstores des MCM2-7 Ringes verwendet.Mittels modernster Methoden möchte ich im Speziellen drei Hauptaspekte untersuchen: 1) Identifikation des MCM2-7 DNA Ausgangstores; 2) Charakterisierung der sich bildenden Proteinkomplexe kurz vor Aktivierung der replikativen Helikase; sowie 3) Untersuchung, ob eine erneute Öffnung des MCM2-7 Ringes während der fortschreitenden DNA Synthese notwendig ist, insbesondere wenn DNA Schäden vorliegen. Zusammenfassend wird die Förderung dieses interdisziplinären Pionierprojektes durch die DFG die Charakterisierung einer der wichtigsten, aber unbekannten Schritte während der DNA-Replikation ermöglichen. Zudem wird diese Arbeit große Relevanz im Bereich der DNA-Replikation/ -Reparatur haben und die Basis für viele zukünftige Studien legen. Unter anderem kann dieses Projekt zur Entwicklung von neuen Chemotherapeutika beitragen, da die Inhibierung der MCM2-7 Ringöffnung einen effizienten Proliferationsarrest von Tumorzellen erlaubt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Christian Speck