Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fatale Verknüpfungen von DNA und Proteinen

04.07.2014

Der Träger unserer Erbinformation (DNA) ist ständig Gefahren ausgesetzt, die innerhalb der Zelle entstehen oder von der Umgebung kommen.

Besondere DNA-Schäden entstehen, wenn Proteine kovalent mit der DNA vernetzt werden. Wie die Zelle DNA-Protein-Verbindungen (DPCs, engl. von DNA-protein crosslinks) repariert, wurde bislang kaum erforscht.


Formaldehyd kann DNA und Proteine vernetzen. Das neu entdeckte Reparaturenzym Wss1 zerlegt den Proteinanteil von DNA-Protein-Vernetzungen, sodass Zellen die Replikation erfolgreich beenden können.

Illustration: Stefan Jentsch / Copyright: MPI für Biochemie

Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München haben jetzt ein Enzym entdeckt, welches die Proteinkomponente der DPCs zerstören kann. Organismen können so ihre DNA verdoppeln, auch wenn zuvor DPCs entstanden sind. Diese Ergebnisse helfen, Genomintegrität und die Entstehung von Krebs besser zu verstehen.

Die DNA jeder Zelle reagiert sehr empfindlich auf verschiedenste negative Einflüsse. Reaktive Verbindungen wie Formaldehyd rufen eine ganz besondere Form von DNA-Schäden hervor. Formaldehyd entsteht als Nebenprodukt vieler zellulärer Abläufe und führt dazu, dass DNA und Proteine miteinander vernetzt werden.

Diese kovalenten DNA-Protein-Verbindungen (DPCs) sind hochtoxisch, da sie essentielle Prozesse wie die DNA-Replikation behindern. Zellen müssen ihre DNA entwinden und auftrennen, um sie vor der Zellteilung verdoppeln zu können. DPCs hemmen diesen Prozess, da sie den Zugang des entwindenden Enzyms (Replikative Helikase) blockieren. So verhindern DPCs die DNA-Replikation und letztendlich auch die Zellteilung.

Im Labor von Stefan Jentsch konnten Wissenschaftler jetzt ein Enzym, die Protease Wss1, als einen neuen DNA-Schutzfaktor identifizieren. Wss1 zerlegt die Proteinkomponente von DPCs und ermöglicht den Zellen so, ihre DNA-Verdopplung fortzuführen.

MPIB-Doktorand Julian Stingele konnte zeigen, dass Zellen, denen Wss1 fehlt, besonders empfindlich auf Formaldehyd reagieren, extrem anfällig für DPCs sind und unter genomischer Instabilität leiden. Bemerkenswert ist, dass Wss1 nur aktiv ist, wenn auch DNA vorhanden ist. Dies zeigt, dass das Enzym sehr spezifisch arbeitet und gut geeignet ist, DPCs von der DNA zu entfernen und so die Genomstabilität zu sichern.

Da die Reparatur von DNA-Schäden essentiell ist, um die Entstehung von Krebs zu verhindern, ist es sehr wichtig, die zugrundeliegenden Mechanismen in der Zelle zu verstehen. Besonders für schnell teilende Zellen ist das neu entdeckte Reparaturenzym Wss1 besonders wichtig. Da sich Krebszellen sehr viel schneller teilen als die meisten anderen Zellen des Körpers, hoffen die Wissenschaftler, dass Wss1 ein attraktives Pharmaka-Ziel für neue Krebstherapien sein könnte.

Originalpublikation:
J. Stingele, M. Schwarz, N. Bloemeke, P. Wolf, and S. Jentsch: A DNA-dependent protease involved in DNA-protein crosslink repair. Cell, July 3, 2014.
DOI: 10.1016/j.cell.2014.04.053

Kontakt:
Prof. Dr. Stefan Jentsch
Molekulare Zellbiologie
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
E-Mail: jentsch@biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de/jentsch

Anja Konschak
Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Biochemie
Am Klopferspitz 18
82152 Martinsried
Tel. +49 89 8578-2824
E-Mail: konschak@biochem.mpg.de
http://www.biochem.mpg.de/news

Weitere Informationen:

http://www.biochem.mpg.de/news/ueber_das_institut/forschungsbereiche/zellbiologi... - Presseseite der Forschungsabteilung „Molekulare Zellbiologie“ (Stefan Jentsch)

Anja Konschak | Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscherteam der Universität Bremen untersucht Korallenbleiche
24.04.2017 | Universität Bremen

nachricht Feinste organische Partikel in der Atmosphäre sind häufiger glasartig als flüssige Öltröpfchen
21.04.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung