Die funktionale und molekulare Architektur des Kern TFIIH Komplexes

• Antragstellerin: Professorin Dr. Caroline Kisker
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 383268694

Die Reparatur geschädigter DNA ist essentiell für den Erhalt der genomischen Integrität. Die Nukleotid-Exzisions-Reparatur korrigiert DNA Läsionen, die durch UV-Strahlung oder Chemotherapeutika wie z.B. cis-Pt erzeugt werden. Mutationen in den NER Genen führen zu schweren humanen Krankheiten wie z.B. Xeroderma Pigmentosum (XP), Trichothiodystrophy (TTD) oder einer Kombination aus XP und dem Cockayne syndrome (XP/CS).TFIIH nimmt eine zentrale Rolle in der Transkription und der NER ein. Der Transkriptionsfaktor besteht aus 10 Untereinheiten von denen XPB, p52, p62, p44, p34 und p8 den Kern bilden. Die CDK7, MAT1 und Cyclin H Untereinheiten bilden einen Kinase-Komplex (CAK), der in der Transkription eine wichtige Rolle einnimmt. Kern-TFIIH und CAK werden durch XPD überbrückt, welches auch noch in anderen nicht-TFIIH Komplexen vorkommt. Unsere Studien haben gezeigt, dass alle Kern-TFIIH Untereinheiten, speziell die beiden Helikasen XPD und XPB aus dem eukaryotischen Modellorganismus Chaetomium thermophilum in ausreichender Menge und Qualität für biochemische und strukturelle Analysen hergestellt werden können. Dieses System stellt damit die einzigartige Möglichkeit dar, die einzelne Beteiligung jeder Untereinheit an der Gesamtaktivität des Kern-TFIIH Komplexes zu untersuchen. Wir konnten zeigen, dass Daten für XPD aus C. thermophilum direkt auf humanes XPD übertragbar sind. Basierend auf diesen Ergebnissen werden wir unsere Untersuchungen auf beide Helikasen und ihre regulatorischen Untereinheiten ausweiten, um neue Erkenntnisse über ihre Funktion in der Transkription und NER zu erlangen. Parallel zu unseren biochemischen Analysen werden wir die strukturelle Charakterisierung des Kern-TFIIH Komplexes mittels Cryo-Elektronen-Mikroskopie verfolgen. Bisher ist die strukturelle Information zu TFIIH als Komplex in der NER sehr limitiert: Wie interagieren die Kern-TFIIH Untereinheiten miteinander? Wie reguliert Kern-TFIIH seine Helikase-ATPase Aktivtäten während der NER oder Transkription? Diese Fragen sind nur einige der vielen Fragen, die bisher unbeantwortet geblieben sind. Durch unseren kombinatorischen Ansatz sind wir in der Lage funktionelle und strukturelle Informationen über die Vorgänge die zu einer erfolgreichen NER führen im Kontext des TFIIH Komplexes zu erzielen. Basierend auf kleineren TFIIH-Subkomplexen werden wir aktiven Kern-TFIIH rekonstruieren und diesen strukturell und biochemisch untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen