Neue Methode zur Analyse von DNA-Doppelstrangbrüchen

Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie haben eine neue Technik entwickelt, die auf Next Generation Sequencing basiert und ermittelt, ob ein Protein an einzelsträngige oder doppelsträngige DNA bindet.

Molekulare Prozesses an einem DNA Doppelstrangbruch. Mithilfe der neuen ChiP-Seq-Methode können Forscher herausfinden, was mit den Nukleosomen bei DNA-Doppelstrangbrüchen passiert.

Unsere DNA wird ständig geschädigt, zum Beispiel durch UV-Licht oder Nebenprodukte des Stoffwechsels wie zum Beispiel Sauerstoffradikale. Die gefährlichste Form dieser DNA-Schäden sind sogenannte DNA-Doppelstrangbrüche. Organismen besitzen hierfür unterschiedliche Reparaturwege, um somit die genetische Information zu bewahren. Einer dieser Reparaturwege ist die homologe Rekombination. Bei diesem Reparaturprozess muss einer der beiden DNA-Stränge abgebaut werden. Durch diese sogenannte Resektion entstehen zwei Bereiche um den Doppelstrangbruch herum. Der einer enthält einzelsträngige DNA; der andere enthält doppelsträngige DNA. Forscher des Teams von Boris Pfander, Leiter der Forschungsgruppe „DNA-Replikation und Genomintegrität“ am Max-Planck-Institut für Biochemie, haben nun die sogenannte ChIP-seq-Methode entwickelt, die auf Chromatin-Immunopräzipitation gefolgt von „Next Generations Sequencing“. Dank dieser ChIP-seq-Methode konnten die Forscher herausfinden, was mit Nukleosomen, den Grundbausteinen des Chromatins, während der Resektion passiert. Martina Peritore, Erstautorin der Studie, erklärt: „Frühere in vitro-Daten haben gezeigt, dass Nukleosomen sich nicht nur auf doppelsträngige, sondern auch auf einzelsträngige DNA bilden können. Im Gegensatz dazu haben wir beobachteten, dass Nukleosomen während der Resektion vollständig von der DNA geräumt werden. Das heißt, dass der DNA-Strangabbau und das Abräumen der Nukleosomen gekoppelt sind.“ Dieses Resultat legt nahe, dass die epigenetische Information dieser Nukleosomen verloren geht, sobald die Resektion aktiviert ist. Peritore weiter: „Unsere Studie wirft also die Frage auf, wie die epigenetische Information wiederhergestellt wird, während die Reparatur des DNA-Doppelstrangbruchs voranschreitet.“ Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Molecular Cell publiziert.

Original Publikation:
M. Peritore, K. Reusswig, S.C.S.Bantele, T. Strau, B. Pfander
'Strand-specific ChIP-seq at DNA breaks distinguishes ssDNA versus dsDNA binding and refutes single-stranded nucleosomes', Molecular Cell, März 2021
DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.02.005 

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