Max-Planck-Institut für Biochemie - 06.10.2016
DNA-Replikation - Mach mal 'ne Pause
Bevor sich eine Zelle teilt, muss sie zunächst ein richtiges Großprojekt bewältigen: Das komplette Erbgut wird verdoppelt, damit nach der Zellteilung beide Tochterzellen mit jeweils einer Kopie ausgestattet sind. Da Fehler bei dieser DNA-Replikation den Zelltod bedeuten können, wird der Vorgang besonders streng kontrolliert. Die Zelle teilt ihn in zwei Phasen auf. Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried zeigen nun im Fachjournal Cell Reports, dass diese beiden Phasen strikt durch Pausen voneinander getrennt sind und so Fehler bei der DNA-Verdopplung verhindert werden.
Elbphilharmonie, Berliner Flughafen, Stuttgart 21 - Großprojekte sind
häufig anfällig für Fehler und diese sind meist sehr kostspielig. Das
Großprojekt der Zelle ist die DNA-Replikation, also die komplette
Verdopplung des genetischen Materials. Hierbei können Fehler, wie die
mehrfache Kopie eines DNA-Abschnitts, die Struktur der Chromosomen ändern.
Dies kann zum Zelltod oder, im Fall von Vielzellern wie dem Menschen, zur
Entstehung von Krebs führen. Die Zelle erhöht ihre Erfolgsquote bei diesem
Großprojekt, durch eine Teilung der DNA Replikation in eine Planungsphase,
dem "Licensing" und eine Durchführungsphase, dem "Firing". Beide Phasen
folgen aufeinander. Boris Pfander, Leiter der Gruppe "DNA-Replikation und
Genom-Integrität", und sein Team zeigen, dass die Bäckerhefe S.cerevisiae
diese beiden Phasen mit Hilfe des Proteins Sld2 zeitlich voneinander
trennt. "Entscheidend für den Erfolg des Projektes DNA-Verdopplung ist
einerseits, dass die Projektplanung abgeschlossen ist, bevor der Bau
beginnt, aber auch, dass keine neuen Pläne gemacht werden, solange noch
gebaut wird, " erklärt Pfander.
Das Team aus Martinsried zeigt, dass die Zelle am Übergang von der Durchführungs- in die nächste Planungsphase zunächst alle Baumaschinen (firing factors) abschaltet, zuallererst das Baumaschinen-Protein Sld2. Den korrekten Zeitpunkt für das Ausschalten von Sld2 bestimmen vier verschiedene Kinase-Enzyme namens CDK, DDK, Mck1 und Cdc5, die Sld2 mit Phosphat-Molekülen markieren. Wenn alle vier Enzyme Sld2 phosphoryliert haben, werden die Enzyme Dma1 und Dma2 aktiv, die Sld2 schließlich ausschalten.
Wird Sld2 nicht rechtzeitig ausgeschaltet, büßt die Zelle einen Teil ihrer kostbaren Pausenzeit ein. Unter diesen Umständen kann sie die DNA zwar immer noch verlässlich verdoppeln, aber ihr unterlaufen sporadische Fehler. Also ist auch für Zellen nicht nur das Einlegen von Pausen, sondern auch deren Länge entscheidend. "Wir wollen jetzt nach ähnlich wichtigen Pausen in anderen Vielzellern suchen", so Pfander. "Die Trennung zwischen der Firing- und Licensing-Phase wirkt genomischen Defekten entgegen. Insbesondere können wir uns vorstellen, dass Krebszellen keine ausreichenden Pausen machen, und unsere Forschung helfen wird, die Entstehung von Krebs besser zu verstehen."
Originalpublikation:
K.-U. Reusswig, F. Zimmermann, L. Galanti and B. Pfander:
Robust replication control is generated by temporal gaps between licensing
and firing phases and depends on degradation of firing factor Sld2.
Cell Reports, Oktober 2016
Weitere Informationen unter:
http://www.biochem.mpg.de
- Webseite des Max-Planck-Institutes für Biochemie
http://www.biochem.mpg.de/pfander
- Webseite der Forschungsgruppe "DNA-Replikation und Genom-Integrität"
(Boris Pfander)
Kontaktdaten zum Absender der Pressemitteilung unter:
http://idw-online.de/de/institution25
*
Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Max-Planck-Institut für Biochemie, Dr. Christiane Menzfeld, 06.10.2016
WWW: http://idw-online.de
E-Mail: service@idw-online.de
veröffentlicht im Schattenblick zum 11. Oktober 2016
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