Initiation der homologen Rekombination durch Red beta und weitere single strand annealing Proteine

• Antragsteller: Professor Dr. Adrian Francis Stewart
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 308554463

Single strand annealing Proteine (SSAPs) spielen eine essentielle Rolle bei der homologen Rekombination und der Reparatur von Doppelstrangbrüchen. RAD52 - das derzeit am besten charakterisierte SSAP - ist maßgeblich für den Erhalt der Genomintegrität in Eukaryoten. Eine bedeutende SSAP prokaryotischen Ursprungs ist Red beta. Red beta stammt vom lambda Phagen und wird erfolgreich zum Zweck des DNA engineerings (Recombineering) verwendet. Mittels Bioinformatik und biochemischer Berechnungen konnten wir 2009 ermitteln, dass diese ganz unterschiedlichen Proteine auf einen gemeinsamen Vorfahr zurückgehen und somit der SSAP Superfamilie angehörig sind, deren Mitgliedern ein potentiell einheitlicher Mechanismus gemeinsam ist. Trotz der Kenntnisse über RAD52, Red beta und weiterer SSAPs ist derzeit kein Mechanismus bezüglich des DNS annealings und der Initiation der homologen Rekombination für keines der SSAPs bekannt. Unsere kürzlich publizierten Daten zu Red beta (Ander et al., 2015) favorisieren einen völlig neuen Mechanismus, der im völligen Gegensatz zu den postulierten Modellen steht. Unser Ansatz zur Initiation des DNS annealing geht von einem DNS-Klemmmechanismus basierend auf Monomeren aus. Andere Modelle basieren auf RAD52- oder Red beta-Ringen aus 11 Protein-Untereinheiten, die in vitro beobachtet wurden. Unser Arbeitsplan sieht vor RAD52 und Red beta miteinander zu vergleichen. Wir planen, die Red beta Struktur zu identifizieren und sie mit der bereits publizierten RAD52 Struktur zu vergleichen. Weiterhin wollen wir damit fortfahren Einzelmolekül- und biochemische Analysen bezüglich des humanen RAD52, Lactococcal SakRad52 und Red beta durchzuführen. Um unser Verständnis bezüglich der SSAP-initiierten homologen Rekombination zu erweitern wollen wir den Mechanismus der Red Rekombination präzisieren. In der Vergangenheit konnten wir zeigen, dass die außergewöhnliche Effizienz der Red Rekombination auf single strand annealing am diskontinuierlichen Strang der Replikationsgabel zurückzuführen ist (Maresca et al., 2010). Red Rekombination mit doppelsträngiger DNS ist zudem abhängig von der Protein-Protein Interaktion zwischen Red beta und der 5 - 3 Exonuclease, Red alpha. Wir planen diese Interaktion speziell im Zusammenhang mit der Rekombination besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen