Angewandte Chemie

Cover image for Vol. 129 Issue 40

Chefredakteur: Peter Gölitz, Stellvertreter: Neville Compton, Haymo Ross

Online ISSN: 1521-3757

Associated Title(s): Angewandte Chemie International Edition, Chemie in unserer Zeit, Chemistry - A European Journal, Chemistry – An Asian Journal, ChemistryOpen, Nachrichten aus der Chemie, Zeitschrift für Chemie


Den vollständigen Artikel und die Anschrift des Autors finden Sie in Angew. Chem 1999, 111 (5), 718 - 721

Sonnenbrand für Gene

Gene, die unter Bestrahlung häufig mutieren, könnten dies
einer ungewöhnlichen DNA-Faltung zu verdanken haben

Bei der Bestrahlung von Zellen mit UV-Licht kann die DNA, also das Erbmolekül, in dem die genetische Information des Menschen gespeichert ist, beschädigt werden. Dies kann der erste Schritt zur Entstehung von Hautkrebs sein. Oft werden die Strahlenschäden jedoch rechtzeitig durch gewisse Reparaturenzyme behoben. Ein schweizer Chemikerteam um Thomas Carell von der ETH Zürich hat nun festgestellt, daß die Effizienz dieses Reparaturprozesses auch davon abhängt, wie das DNA-Molekül gefaltet ist. Dies könnte erklären helfen, warum manche Gene - sogenannte "hot spots" - häufiger Veränderungen unterworfen sind als andere.

Die Ursache für Schäden durch UV-Licht ist im molekularen Aufbau der DNA zu suchen. Genauer: in der Base Thymin, die zu den vier Buchstaben des genetischen Alphabets gehört. Werden zwei nebeneinanderliegende Thyminbasen in der DNA mit UV-Licht bestrahlt, verbinden sie sich miteinander. Dabei verzerren sie die Struktur des restlichen DNA-Moleküls. An diesen Stellen kann die genetische Information, die in der unbeschädigten DNA gespeichert ist, nicht mehr richtig abgelesen werden.

Obwohl man noch nicht sehr viel über die Arbeit der Reparaturenzyme weiß, vermutet man, daß sie routinemäßig an der DNA-Doppelhelix entlangfahren - etwa wie Gleisarbeiter an einem Schienenstrang. Treffen sie dabei auf zwei verkoppelte Thyminbasen, drehen sie diese aus der Helix heraus und schneiden sie wieder auseinander. Damit wird der DNA-Strang für andere Enzyme wieder ablesbar.

Genau dieses Herausdrehen kann aber Probleme bereiten. Das schließen die Züricher Chemiker aus der Beobachtung sogenannter Hybrid-Duplexe aus DNA und RNA, in die die Forscher gezielt Doppel-Thymine eingebaut haben. Hybrid-Duplexe sind Molekülaggregate, bei denen sich jeweils ein DNA- und ein RNA-Strang aneinanderlagern - sie werden beim Ablesen der genetischen Information und der DNA-Vervielfältigung gebildet und sind in einer "A-Konformation" genannten Anordnung gefaltet. Diese Duplexe werden langsamer repariert als "normale" DNA: In dieser speziellen Faltungsweise bietet die DNA-RNA-Doppelhelix zu wenig Platz, um das Doppel-Thymin aus dem Molekül herauszudrehen.

Die reparaturfeindliche "A-Konformation" kommt aber nicht nur bei DNA-RNA-Duplexen vor: Man hat sie auch bei gewöhnlicher DNA beobachtet. Vielleicht liegen hier die Gene, die auf UV-Licht besonders empfindlich reagieren.

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