Analyse der Genom-stabilisierenden Funktion des Tumorsuppressors BRCA1 in der Mitose.

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Bastians
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 380282559

Humane Krebszellen sind durch numerische und strukturelle Chromosomenaberrationen gekennzeichnet, die durch eine numerische Chromosomen-Instabilität (W-CIN) bzw. eine strukturelle Chromosomen-Instabilität (S-CIN) vermittelt werden. BRCA1 ist ein wichtiger Tumorsuppressor, dessen Verlust zu Defekten bei der DNA-Replikation und -Reparatur führt und so zu S-CIN beitragen kann. Unsere jüngsten Arbeiten haben darüber hinaus gezeigt, dass BRCA1 und weitere BRCA1-regulierende Proteine auch in der Mitose eine zentrale Funktion erfüllen und W-CIN unterdrücken. Ein Verlust der mitotischen Funktion von BRCA1 führt zu abnormalen Mikrotubuli-Wachstumsraten in der mitotischen Spindel und dies ist kausal für Fehlverteilungen ganzer Chromosomen in der Anaphase. Ob die Mitose- und Interphase-Funktionen von BRCA1, die W-CIN bzw. S-CIN unterdrücken, miteinander funktionell gekoppelt sind und wie BRCA1 seine Funktion in der Mitose erfüllt, sind bislang ungeklärte zentrale Fragen, die in dem vorgeschlagenen Projekt adressiert werden sollen.Im ersten Teil des Arbeitsprogramms werden wir untersuchen, ob und inwieweit die Interphase-Funktionen und die mitotische Funktion von BRCA1 miteinander funktionell gekoppelt sind. Dazu werden wir BRCA1-Degron-Systeme in somatischen Zellen mittels CRIPSR/Cas9-Technologie etablieren, die es ermöglichen, endogenes BRCA1-Protein an definierten Zeitpunkten in der Interphase und auch in der Mitose sehr rasch zu depletieren. So können die verschiedenen BRCA1-Funktionen nach akuter Zellzyklusphasen-spezifischer BRCA1-Depletion analysiert und deren Rolle für die Induktion von S-CIN und W-CIN bestimmt werden. Ziel dieser Untersuchungen ist es, gegenseitige Abhängigkeiten der Interphase- und Mitose-Funktion von BRCA1 zu enthüllen. Da unsere Arbeiten gezeigt haben, dass die mitotische Funktion von BRCA1 dessen Ubiquitin-Ligase-Aktivität involviert, ist die Identifizierung physiologisch relevanter Ubiquitin-Zielproteine von BRCA1 von zentraler Bedeutung. Daher werden wir aufbauend auf unseren präliminären Ergebnissen zur Identifizierung von ubiquitinierten Proteinen anhand von massenspektroskopischen Analysen Proteine identifizieren, die in BRCA1-abhängiger Weise in der Mitose ubiquitiniert werden. Diese Kandidaten werden dann hinsichtlich ihrer Ubiquitinierung in vitro und in vivo validiert und die Rolle der Ubiquitin-Modifikation für die mitotische Mikrotubuli-Dynamik und für eine akkurate Chromosomensegregation untersucht.Ziel des Projekts mit seinen zwei komplementären Arbeitspaketen ist es, zu verstehen, wie BRCA1 als wichtiger Tumorsuppressor seine Genom-stabilisierende Funktion in der Mitose erfüllt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen