Die Bedeutung von oxidativem Stress und metabolischer Umsteuerung für den Verlauf von Krankheiten mit zugrundeliegenden Defizienzen der Reparatur von DNA-Schäden.

• Antragsteller: Professor Dr. Martin J. Digweed
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233376861

In Vorarbeiten haben wir festgestellt, dass der Verbrauch des zellulären NAD+-Depots durch Hyperaktivierung des Enzyms Poly(ADP-ribose)-Polymerase als Konsequenz von nicht reparierten DNA-Schäden zu einer Störung des Redox-Haushalts der Zelle und einer erheblichen Zunahme von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) führt. Eine Hauptgefahr solcher Radikale besteht in der Schädigung der DNA und der Auslösung von Mutationen. Zellen, mit einem Mangel an DNA-Reparaturenzymen haben demnach eine doppelte Belastung: den primären genotoxischen Effekt und den chronischen oxidativer Langzeitstress. Ein Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Rolle der Hyperaktivierung von Poly(ADP-ribose)-Polymerase und oxidativem Stress in einer Sammlung von Zelllinien mit acht unterschiedlichen, aber dennoch verwandten DNA-Doppelstrangbruch-Reparatur-Defekten zu bestimmen. Permanenter Stress durch DNA-Schäden kann zu einer metabolischen Umsteuerung (engl. metabolic reconfiguration) führen. So führt zum Beispiel eine DNA-Schädigung via Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase zur vermehrten Verwendung des Pentosephosphatweges, beschleunigter NADPH-Generierung und somit antioxidativem Schutz. Wir mutmaßen, dass als Folge einer DNA-Schädigung, ROS die als physiologische Metabolite z. B. während der zelluläre Respiration auftreten, durch eine metabolische Umsteuerung möglicherweise reduziert werden. Hierzu werden die bereits erwähnten Zelllinien auf Unterschiede in der Expression von Genen, die durch sog. antioxidant response elements (ARE) reguliert werden untersucht. Polymorphismen in AREs werden auch untersucht und zwar in Bezug zur klinischen Variabilität beim Nijmegen Breakage Syndrom (NBS), einer Krankheit, die auf eine Störung der DNA-Doppelstrangbruch-Reparatur zurückgeht. Hierzu haben wir über 40 NBS-Zelllinien von gut charakterisierten Patienten, die alle die gleiche Gründermutation aufweisen. Für viele der Zelllinien ist die vorhandene Menge des hypomorphen NBN-Proteins bereits bestimmt und mit dem klinischen Verlauf insbesondere bezüglich des Tumorrisikos, korreliert worden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen