Strukturbiologische und mechanistische Untersuchungen zur Erkennung und Reparatur von DNA-Photoschäden

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2010
• eBook ISBN:
  9783736934603
• Print ISBN:
  9783869554600
• Edition: 1

Es ist bekannt, dass der UV-Anteil des Sonnenlichts zur Schädigung der DNA und zurAusbildung einer Vielfalt an DNA-Photoschäden führt. Die dabei entstehenden cytotoxischenund mutagenen Schäden sind Cyclobutanpyrimidindimere (CPD-Schäden), (6-4)-Photoschäden, als auch dessen Dewar Valenz-Isomere. Heutzutage besteht kein Zweifeldaran, dass diese Schäden eng mit dem Auftreten von Hautkrebs in Verbindung stehen. Umsich vor den negativen Auswirkungen der Photoschäden schützen zu können, haben sich alledem Sonnenlicht ausgesetzte Lebewesen im Laufe der Evolution ein multifunktionelles undeffizientes Reparatursystem angeeignet. Hier wären zum Beispiel die Exzisionsreparatur vongeschädigter DNA und die direkte Reversion der Schäden zu nennen. Die letztgenannte Formder Reparatur nennt man Photoreaktivierung und wird der Enzymklasse der Photolyasenzugeschrieben. Diese Photolyasen sind paradoxerweise in der Lage, mit Hilfe von UV-A/Bbzw.Blaulicht (300 – 500 nm), Pyrimidindimere wieder in ihre intakten Basen umzuwandeln.Die Photolyasen sind hochselektive Enzyme und lassen sich je nach Substratspezifität inCPD- und (6-4)-Photolyasen unterteilen.In den letzten Jahren hat sich der CPD-Schaden zusammen mit der CPD-Photolyase alsModellsystem bei der Untersuchung zur Entstehung und Reparatur von DNA-Photoschädenentwickelt. So sind zum Beispiel der Reparaturmechanismus sowie die Cofaktoren-Zusammensetzung der CPD-Photolyasen weitestgehend geklärt. Im Gegensatz dazu weiß manvergleichsweise wenig über die (6-4)-Schäden und ihre Photolyasen. Aufgrund derÄhnlichkeit zu den CPD-Photolyasen, wurde für die (6-4)-Photolyasen ein ähnlicherReparaturmechanismus postuliert, wobei jedoch der dabei auftretende viergliedrigeÜbergangszustand (ein Oxetan- oder Azetidin-Intermediat) experimentell nicht nachgewiesenwerden konnte.Um speziell diese als auch weitere Fragen bezüglich der (6-4)-Schadenserkennung undReparatur durch die (6-4)-Photolyasen klären zu können, musste der (6-4)-Schaden inausreichenden Mengen für biochemische und strukturbiologische Experimente synthetisiertwerden.Im Rahmen dieser Arbeit konnte schließlich eine Methode optimiert werden, mit der mandurch direkte Belichtung von Oligonukleotiden bei 254 nm unter Auschluss von Sauerstoff, ausreichende Mengen an (6-4)-Schaden enthaltener DNA isolieren konnte.Die Kristallstruktur des T(6-4)