Untersuchungen zur Rolle der Nukleären DNA-Helikase II (RNA-Helikase A) in der DNA-Reparatur
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Nucleäre DNA-Helicase II (NDH II) ist ein in Vielzellern hochkonserviertes DNA- und RNA-Entwindungsenzym mit weitgehend unbekannten Funktionen. Neben der zumeist diskutierten Rolle in der Erleichterung der Transkription fanden sich zunehmend Hinweise auf eine Rolle in der DNA-Reparatur, wie z.B. Kolokalisation mit WRN-Helicase an oxidativen DNA-Schäden und Kolokalisation mit in DNA- Doppelstrangbruchreparatur involvierten Proteinen wie YH2AX, Ku-Antigen und DNA- abhängiger Proteinkinase (DNA-PK). Hier sollte der vermuteten Rolle der NDH 1 in der DNA-Reparatur nachgegangen werden. Tatsächlich fanden wir NDH II an den Zentrosomen menschlicher Kulturzellen zusammen mit den „Checkpointkinasen" ATM, ATR. DNA-PK, CHK1 und CHK2, die die DNA-Reparatur übenwachen. Nach Induktion von DNA-Schäden lösten sich NDH II und etliche dieser Kinasen vom Zentrosom und wanderten in den Kern. Im Kern kolokalisierte NDH II häufig mit YH2AX, wobei die allgegenwärtige Präsenz der NDH 1 eine genauere Zuordnung verhinderte. Die zuvor beobachtete direkte Interaktion mit WRN-Helicase, einem in die Reparatur involvierten Enzym, dessen molekularer Defekt zu vorzeitiger Alterung führt, wurde bestätigt. NDH II und WRN interagieren funktionell in DNA-Rekombinationsintermediaten und auf RNA enthaltenden replikativen Strukturen, sogenannten Okazakifragmenten. Wir beobachteten eine zweifache Stimulation der an sich schon hohen Okazakifragment-Entwindungsrate durch WRN. Dies deutet auf eine Rolle von NDH 1 in der Reifung der Okazakifragmente und besonders der Entwindung des zuallerletzt synthetisierten Okazakifragments, da die zuvor gebildeten Fragmente meist durch Strangdeplatzierung durch Pol d und Wirkung der Flap-Enduklease 1 (FEN-1) entfernt werden. Die Entwindung des zuallerletzt gebildeten Okazakifragments stellt einen Spezialfall dar, der vor allem an kollabierten Replikationsgabeln auftritt. Hier werden durch weitere Helicasen, wie BLM und Pif1 sowie durch WRN und NDH II, sogenannte „Chicken-Foot"-Strukturen ausgebildet, die zum einen die angehaltene Gabel stabilisieren, die zum anderen aber auch das Überlesen eventueller Schädigung auf dem Leitstrang erlauben. Letzteres geschieht vermutlich durch einen Strangwechsel der Leitstrangpolymerase und Auslesen der Information des deplatzierten ultimativen Okazakifragents, was unseren Ergebnissen zufolge durch WRN und NDH II katalysiert wird. Demzufolge hat NDH II über die zumeist diskutierte Rolle in der Transkription hinaus auch eine Funktion zur Beseitigung der durch DNA-Schäden verursachten Stopps von Replikationsgabeln.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Centrosomal localization of DNA damage checkpoint proteins, J. Cell. Biochem. 101, 451-465 (2007)
S. Zhang, P. Hemmerich & F. Grosse
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Werner syndrome helicase (WRN), nuclear DNA helicase II (NDH II) and histone YH2AX are localized to the centrosome, Cell Biol. Internet. 31, 1109- 1121 (2007)
S. Zhang, P. Hemmerich & F. Grosse
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(2010) Molecular Characterization of Nuclear DNA Helicase II (RNA Helicase A). Methods Mol Biol. 587, 291-302 (2010)
S. Zhang & F. Grosse
