Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen in BRCA2-defizienten Zellen mittels POLθ und CIP2A

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Löbrich
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 553222300

BRCA2 ist ein wichtiger Tumorsuppressor, dessen Verlust oftmals zur Tumorentstehung führt. BRCA2-defiziente Tumorzellen weisen einen Defekt in der homologen Rekombination (HR) auf und reagieren ausgesprochen empfindlich auf therapeutische Behandlungen, welche DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs) induzieren. Die bekanntesten Beispiele sind Behandlungen mit PARP-Inhibitoren, die DSBs während der Replikationsphase hervorrufen. Der Erfolg von PARP-Inhibitoren in der Klinik wird jedoch durch Resistenzmechanismen begrenzt, welche DSBs in BRCA2-defizienten Zellen über andere Reparaturwege als die HR beheben. POLtheta-abhängiges End-joining (TMEJ) ist solch ein alternativer DSB-Reparaturweg, der, wie kürzlich gezeigt, Replikations-assoziierte DSBs während der Mitose repariert. Ein anderes Beispiel ist der CIP2A-abhängige DSB-Reparaturweg, der ebenfalls während der Mitose abläuft und zum Überleben von BRCA2-defizienten Zellen nach Behandlung mit PARP-Inhibitoren oder anderen DNA-schädigenden Agentien beiträgt. Obwohl PARP-Inhibitoren schon regelmäßig in der Klinik eingesetzt werden und POLtheta- sowie CIP2A-Inhibitoren gegenwärtig entwickelt werden, ist noch recht wenig darüber bekannt, wie diese beiden mitotischen Reparaturwege in BRCA2-defizienten Zellen reguliert werden und wie sie, einzeln oder zusammen, zum Überleben von BRCA2-defizienten Zellen nach PARP-Inhibitor-Behandlung beitragen. Obwohl BRCA2 die Aktivität von POLtheta unterdrücken kann, ist ebenso unbekannt, welche der vielen bekannten BRCA2-Mutationen den POLtheta- und/oder den CIP2A-abhängigen mitotischen DSB-Reparaturweg beeinträchtigen. Mit dem vorliegenden Antrag beabsichtigen wir diese Wissenslücke zu schließen, indem wir mit Techniken der Zellbiologie, der Molekularbiologie und der Zytogenetik die DSB-Reparatur in BRCA2-defizienten Zellen nach PARP-Inhibitor-Behandlung studieren. Wir werden untersuchen, welche Domänen von BRCA2 eine fehlerhafte DSB-Reparatur vor dem Einsetzen der Mitose unterdrücken und so den zeitgerechten Ablauf des TMEJ während der Mitose gewährleisten, und welche Domänen und Mutationen von BRCA2 das Ablaufen des TMEJ-Weges während der Mitose beeinträchtigen. Wir werden ebenfalls das Zusammenspiel der POLtheta- und CIP2A-abhängigen mitotischen Reparaturwege untersuchen und entschlüsseln, ob und auf welche Weise sich diese Wege bei der DSB-Reparatur in BRCA2-defizienten Zellen ergänzen. Schlussendlich werden wir ergründen, welche Domänen und Mutationen von BRCA2 gezielt den POLtheta- oder den CIP2A-abhängigen Reparaturweg beeinträchtigen und so eine Empfindlichkeit der entsprechenden Zellen auf die einzelne oder kombinierte Inhibition von POLθ und/oder CIP2A hervorrufen. Insgesamt werden unsere Arbeiten wichtige Zusammenhänge erarbeiten, die für die Anwendung von POLtheta- und CIP2A-Inhibitoren in der Klink gebraucht werden, um die bestmögliche Behandlung spezifischer BRCA2-Tumore mit Kombinationstherapien aus PARP-Inhibitoren und Inhibitoren von POLtheta und/oder CIP2A zu gewährleisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. Wolf-Dietrich Heyer