DRUCKEN

Dr. Andriy Khobta

KHOBTA_Andriy_-Internet.jpg

Molekulare Antworten auf DNA-Schäden

DNA-Schäden sind ein bedeutsamer kausaler Faktor genetischer Instabilität, welcher zur Entstehung von Krebs und altersbedingten Erkrankungen beiträgt. Belastung mit exogenen Noxen sowie zelleigenen reaktiven Metaboliten führt in allen lebenden Organismen stetig zu Modifikationen der chemischen Struktur der DNA („DNA-Läsionen“). Dutzende verschiedene Arten dieser Modifikationen wurden bereits identifiziert. Nichtsdestotrotz, wurden die Reparaturmechanismen und Folgen für Zellen nur für wenige DNALäsionen ausreichend erforscht. Unsere Gruppe spezialisiert sich auf die Erforschung der Reparaturmechanismen und anderer funktioneller Konsequenzen strukturell definierter DNA-Schäden.

Wir verwenden synthetische Nukleotidderivate welche der Struktur biologisch hoch bedeutsamer DNAModifikationen entsprechen. Solche DNA-Läsionen entstehen häufig durch Lebensmittelkanzerogene, Arzneistoffe, Umweltschadstoffe oder endogene zelluläre Mechanismen. Unser Arbeitskreis hat eine Methode entwickelt, um die synthetischen DNA-Modifikationen hoch effizient in funktionelle Reportergenelemente einzubauen (Lühnsdorf et al. 2012). Eingebracht in humane Wirtszellen mit beeinträchtigten Antworten auf DNA-Schäden (zum Beispiel durch angeborene genetische Fehler oder mittels gentechnischer oder pharmakologischer Eingriffe), erlaubt diese Technik die Erforschung läsionsspezifischer Reparatur- und Toxizitätsmechanismen.

Die aktuellen Projekte gehen in folgende drei Richtungen:

·      Grundlegende Mechnismen der DNA-Reparatur - Nukleotidexisionsreparatur (NER), Basenexisionsreparatur (BER), Basenfehlpaarungsreparatur/ "Mismatch"-Reparatur (MMR)

·      Epigenetische und regulatorische Funktionen von Basenmodifikationen - Dynamik und funktionelle Bedeutung der DNA-Modifikation im Zusammenhang mit der Genregulation durch Promotorelemente

 ·       DNA-Schäden als kausaler Krankheitsfaktor - Zusammenhang zwischen DNA-Addukten, die durch exogene genotoxische Einflüsse (aus der Umgebung, Ernährung, Arzneimittelanwendung, Lebensgewohnheiten, usw.) entstehen, und humanen Erkrankungen mit vererbten DNA-Reparaturdefekten (Xeroderma pigmentosum, Cockayne-Syndrom, sowie weiteren neurologischen und degenerativen Erkrankungen)

 

Langfristig sollen die Kenntnisse der molekularen und zellulären Mechanismen, die für läsionsspezifische Folgen von DNA-Schäden entscheidend sind, helfen, die Gefahren der Belastung durch spezielle genotixischer Agenzien zu verstehen. Außerdem soll dieses Wissen die Identifizierung individueller Anfälligkeitsmarker (zur Krankheitsprävention), wie auch potentieller molekularer Angriffspunkte für personalisierte therapeutische Intervention (beispielsweise bei zytotoxischer Tumortherapie) ermöglichen.

Mehr über unser Team und unsere Forschung erfahren Sie auf der Internetseite: Laboratory "Responses to DNA lesions"

Unser Team nimmt an dem internationalen PhD-Programm (IPP) und der Internationalen Sommer Schule (ISS) des IMB (Institute of Molecular Biology, Mainz) teil.

Expression_vectors.jpg

Abbildung 1: Expressionsvektoren mit synthetischen Nukleotiden als Werkzeug für die Erforschung der Reparatur und der funktionellen Auswirkungen von DNA-Basenmodifikationen.

 

Ausgewählte Publikationen

 

Rodriguez-Alvarez M, Kim D, Khobta A (2020) EGFP reporters for direct and sensitive detection of mutagenic bypass of DNA lesions, Biomolecules, 10(6):902

Kitsera N, Rodriguez-Alvarez M, Emmert S, Carell T, Khobta A (2019).Nucleotide excision of abasic DNA lesionsNucleic Acids Research, 47(16):8537-8547

Kitsera N, Allgayer J, Parsa E, Geier N, Rossa M, Carell T, Khobta A (2017). Functional impacts of 5-hydroxymethylcytosine, 5-formylcytosine, and 5-carboxycytosine at a single hemi-modified CpG dinucleotide in a gene promoter. Nucleic Acids Research, 45(19):11033-11042 

Allgayer J, Kitsera N, Bartelt S, Epe B, Khobta A (2016). Widespread transcriptional gene inactivation initiated by a repair intermediate of 8-oxoguanine. Nucleic Acids Res 44(15): 7267-7280

Lühnsdorf B, Epe B, Khobta A (2014) Excision of uracil from transcribed DNA negatively affects the gene expression. J Biol Chem, 289, 22008-22018

Kitsera N, Gasteiger K, Lühnsdorf B, Allgayer J, Epe B, Carell T, Khobta A (2014) Cockayne syndrome: varied requirement of transcription-coupled nucleotide excision repair for the removal of three structurally different adducts from transcribed DNA. PLoS One, 9, e94405

Allgayer J, Kitsera N, von der Lippen C, Epe B, Khobta A (2013) Modulation of base excision repair of 8-oxoguanine by the nucleotide sequence. Nucleic Acids Res, 41, 8559-8571

Lühnsdorf B, Kitsera N, Warken D, Lingg T, Epe B, Khobta A (2012) Generation of reporter plasmids containing defined base modifications in the DNA strand of choice. Anal Biochem 425(1): 47-53

Kitsera N, Stathis D, Lühnsdorf B, Müller H, Carell T, Epe B, Khobta A (2011) 8-oxo-7,8-dihydroguanine in DNA does not constitute a barrier to transcription but is converted into transcription-blocking damage by OGG1. Nucleic Acids Res, 39, 5926-5934

Khobta A, Anderhub S, Kitsera N, Epe B (2010) Gene silencing induced by oxidative DNA base damage: association with local decrease of histone H4 acetylation in the promoter region. Nucleic Acids Res, 38, 4285-4295 [Open access to full text]

 

Publication list (PubMed)

Brief CV (Andriy Khobta)

Research funding