Neues Licht auf den AGT – DNA Alkyltransferase Schadensreparatur-Mechanismus durch Graphen-Energietransfer an vertikalen Nukleinsäuren (GETvNA)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Ingrid Teßmer, Ph.D.; Professor Dr. Philip Tinnefeld
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550215301

Die O6-Alkylguanin DNA-Alkyltransferase, AGT, ist für die Reparatur hochgradig mutagener und zytotoxischer Alkylschäden in unserer DNA verantwortlich, und ist damit ein wichtiger Faktor für das Überleben von Zellen durch Erhalt ihrer genomischen Integrität. AGT ist außerdem zusehends in den Fokus für Inhibitoren-Entwicklung gerückt, da seine Reparaturaktivität den bewusst induzierten, toxischen Effekten alkylierender, chemotherapeutischer Substanzen entgegenwirkt. Ein besseres Verständnis des Mechanismus der DNA-Schadensreparatur durch AGT ist deshalb sowohl für die Verhinderung von Tumorentstehung durch dysfunktionale Alkylschadensreparatur als auch für die Behandlung existierender Tumorerkrankungen von wesentlichem Vorteil. Wir haben kürzlich eine neuartige Technik entwickelt, die auf der Modulation einzelner Fluoreszensemissionen durch Energietransfer von Fluorophoren auf vertikalen DNA-Mini-Säulen zu einer Graphenoberfläche beruht (Graphen-induzierter Energietransfer mit vertikalen Nukleinsäuren, GETvNA). Die extrem hohe Abhängigkeit der Energietransfereffizienz vom Abstand zwischen Fluorophor und Graphenoberfläche führt dabei zu einer einzigartigen Auflösung im Sub-Ångstrom-Bereich. GETvNA wird uns ermöglichen, extrem kleine Bewegungen Fluoreszenz-gelabelter AGT Proteinmoleküle auf den vertikalen (Alkylschaden-enthaltenden) DNA-Substraten mit hoher Zeitauflösung zu verfolgen, um ein besseres mechanistisches Verständnis von AGT-DNA und AGT-Schadensinteraktionen zu erreichen. Ein besonderer Fokus wird dabei auf der DNA-induzierten, kooperativen AGT-Cluster-Bildung liegen, deren Rolle in der Schadens-Detektion und Prozessierung durch AGT bisher noch nicht verstanden ist, und die wir sowohl in vitro (mit GETvNA und komplementären Methoden wie MINFLUX oder AFM) als auch in vivo (mittels zellulärer Assays) untersuchen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen