Echtzeit-Beobachtung von enzymatischen Prozessen an der DNA

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DNA-Schäden im Allgemeinen und DNA-Strangbrüche im Besonderen treten täglich in allen Zellen des menschlichen Körpers auf.

Dies ist auf innere Einflüsse wie freie Radikale, die bei Entzündungsprozessen und der Zellatmung entstehen, und auf äußere Einflüsse wie kosmische Hintergrundstrahlung oder Röntgenstrahlung im Rahmen medizinischer Diagnosemaßnahmen zurückzuführen.

DNA-Strangbrüche können zum Zelltod oder zu Mutationen führen und damit langfristig zur Krebsentstehung oder zum Alterungsprozess beitragen.DNA-Reparatur durch PARP1Zellen verfügen über molekulare Werkzeuge, um solche DNA-Strangbrüche sehr effizient zu reparieren.

Eines davon ist das Enzym Poly(ADP-Ribose)-Polymerase 1 (PARP1), das DNA-Strangbrüche nachweist und dadurch nachgeschaltete Reparaturprozesse in Gang setzt.

Durch Bindung an einen DNA-Strangbruch wird PARP1 (katalytisch) aktiviert und verwendet das Substrat Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD+) zur Herstellung von Poly(ADP-Ribose) (PAR), einem kettenförmigen Biopolymer.

Dieser dient als Signalübermittler in der Zelle und koordiniert die weitere Reaktion auf die DNA-Schädigung.

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Im weiteren Verlauf des Prozesses löst sich PARP1 wieder vom Ort der Schädigung und macht so den Weg frei für nachfolgende Schritte der DNA-Reparatur.

Dieser Prozess ist von medizinischer Bedeutung, umso mehr als pharmakologische Inhibitoren von PARP1 vor kurzem in die Krebstherapie eingeführt wurden.Wissenschaftler der Universität Konstanz (Arbeitsgruppen von Professor Aswin Mangerich und Professor Alexander Bürkle, Fachbereich Biologie, und Arbeitsgruppe von Professor Karin Hauser, Fachbereich Chemie) konnten nun die biochemischen Prozesse, die PARP1 bei einem DNA-Strangbruch erfüllt, im Detail visualisieren.

Dazu nutzten sie eine spezielle Methode der Infrarotspektroskopie (ATR-FTIR), die auch in einer früheren, kürzlich veröffentlichten Studie über die Wechselwirkungen des Tumorsuppressorproteins p53 mit DNA und PAR erfolgreich eingesetzt worden war.Echtzeitbeobachtungen mittels Infrarotspektroskopie “Das Besondere an unserer neuen Studie ist, dass wir jetzt die….

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