Verknüpfung von Okazaki-Fragmenten
Die biochemischen Mechanismen beim DNA-Kopiervorgang sind vor allem bei höheren Organismen recht kompliziert. Obwohl die DNA-Replikation zum Großteil erforscht ist, ist das Gesamtbild noch nicht komplett. Partner des EU-finanzierten Projekts REPBIOTECH untersuchten diesen Prozess Schritt für Schritt am Mikrobenmodell der Archaeen (Urbakterien). Da die Evolution dieser Mikroorganismen nach einem eigenen Schema ablief, ähneln sie hinsichtlich ihrer Biochemie mitunter eher den Eukaryoten als den Prokaryoten. Die Signalwege der Archaeen sind jedoch generell einfacher strukturiert, so dass sich aus der Erforschung ihrer molekularen Kaskaden möglicherweise Parallelen zum Menschen ableiten lassen. Im Vorfeld von REPBIOTECH hatte man in der hyperthermophilen Urbakterie Pyrococcus abyssi beim Kopiervorgang die Existenz kurzer DNA-Stränge mit 5'-RNA-Segmenten entdeckt, die in Länge und Struktur den Okazaki-Fragmenten bei Eukaryoten glichen. Die Projektarbeitsgruppe der Universität Paris-Süd befasste sich nun im Detail mit der Herstellung und anschließenden Entfernung von RNA-Primern, die der Verknüpfung von Okazaki-Fragmenten dienen. Hierfür entwickelten die Wissenschaftler ein Modell, indem sie ein Protein klonten und überexprimierten, das bei P. abyssi an diesem Prozess beteiligt ist. Mittels Oberflächenplasmonen-Resonanz wurde nach möglichen Proteininteraktionen gesucht. Entdeckt wurde eine hochaffine Bindung, an der vier Kandidatenmoleküle beteiligt sind. Die Protein-Protein-Interaktionen wurden anschließend mittels Pull-Down-Methode und Überwachung der assoziierten Enzymaktivität bestätigt. Auf diese Weise entstand ein intrinsisches funktionales Modell der Verknüpfung von Okazaki-Fragmenten in Archaeen. Obwohl jedes dieser Modelle nur einen kleinen Teil des Gesamtprozesses repräsentiert, sind vollständige Modelle für das Verständnis des DNA-Kopiervorgangs enorm wichtig. Da Zellreplikationsfehler Ursache für viele Krankheiten wie z.B. Krebs sind, bietet die Erforschung dieser molekularen Mechanismen ungeahnte therapeutische Möglichkeiten. Abbildung: Pyrococcus abyssi gedeiht in der Nähe heißer Unterwasserquellen, unter extremen Hitzebedingungen, ohne Sonnnenlicht und bei einem Druck von bis zu 200atm.
