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Dr. Daniela Kobbe

Dr. Daniela Kobbe

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Fax: +49 721 608-44874
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Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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RecQ-Helikasen

Nachwuchsgruppe von Dr. Daniela Kobbe

 

Young Investigator Group "Biochemie pflanzlicher RecQ-Helikasen"

Die DNA, die Erbinformation der Organismen, ist ständig schädigenden Einflüssen ausgesetzt. Für das Überleben einer Zelle bzw. den Erhalt der Art muss jedoch die Stabilität des Genoms gewährleistet werden. Darum haben sich im Laufe der Evolution effiziente Reparaturwege entwickelt, hinter denen ein Netzwerk von spezialisierten Proteinen steht.

Eine Sorte von Proteinen, die für den Erhalt der genomischen Stabilität eine wichtige Rolle spielen, sind die RecQ-Helikasen. Der Mensch zum Beispiel besitzt fünf verschiedene RecQ-Helikasen. Hiervon sind drei bei einem Defekt mit dem Auftreten schwerwiegender Erbkrankheiten verbunden - nämlich mit dem Bloom’s-, Werner- und Rothmund-Thomson-Syndrom. Obwohl sich die Gesamtheit der Symptome bei den verschiedenen Krankheiten unterscheiden, sind doch alle durch Genominstabilität charakterisiert. Diese Genominstabilität wird z.B. durch das vermehrte Entstehen von Krebs sichtbar. Das Auftreten einer Krankheit, obwohl nur eine der fünf Helikasen fehlerhaft ist, und die Verschiedenheit der Krankheiten zeigen, dass die verschiedenen RecQ-Helikasen des Menschen spezialisierte Funktionen haben.

In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) wurden sogar sieben verschiedene RecQ-Helikasen identifiziert. Auf der nächsten Unterseite ist dargestellt, wie sich diese Young Investigator Group mit den pflanzlichen RecQ-Helikasen beschäftigt.

 

Forschungsgebiet

Nachwuchsgruppe von Dr. Daniela Kobbe

 

Auf der Unterseite RecQ-Helikasen wurde die Bedeutung dieser wichtigen Enzymfamilie mit Fokus auf den Menschen dargestellt. Hier wird dargestellt, wie die Nachwuchsgruppe "Biochemie pflanzlicher RecQ-Helikasen" die Aufgaben der RecQ-Helikasen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana entschlüsseln will. 

 

In vivo Daten, wie sie zum Beispiel in der Arbeitsgruppe Puchta am KIT gewonnen wurden, zeigen, dass auch in Pflanzen RecQ-Helikasen eine signifikante Rolle in der DNA-Reparatur und DNA-Rekombination spielen, und dass es auch hier funktionelle Spezialisierungen gibt.

Um die Funktion eines Proteins zu entschlüsseln, müssen mehrere Analysemethoden kombiniert werden.

 

Prozessierung einer Holliday Junction durch AtRECQ2Bei den RecQ-Helikasen handelt es sich um Proteine, die direkt mit DNA „arbeiten“, nämlich z.B. untypische, aberante, DNA-Strukturen entwinden. Bei der biochemischen Analyse der RecQ-Helikasen kann man untersuchen, was ein Enzym mit bestimmten, untypischen DNA-Strukturen macht.
Dadurch lassen sich einerseits Hypothesen über Funktionen aufstellen, bzw. durch andere Methoden aufgestellte Hypothesen festigen. So ist z.B. in der Abbildung gezeigt, dass AtRECQ2 eine sogenannte Holliday-Junction in sogenannte gegabelte DNA Strukturen umsetzt, was dafür spricht, dass AtRECQ2 eine Funktion in der Rekombination hat.
 
Wenn man die Eigenschaften verschiedener RecQ-Helikasen unterschiedlicher Organismen vergleicht, kann man eventuell Aussagen über eine funktionelle Ähnlichkeit (Homologie) machen, oder eben auch Organismus-spezifische Funktionen der entsprechenen RecQ-Helikasen postulieren.

Wir analysieren RecQ-Helikasen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana biochemisch. Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der RecQ-Helikasen im Allgemeinen bei, was angesichts der verschiedenen Erbkrankheiten des Menschens relevant ist. Außerdem gewinnt man im Speziellen Informationen über die pflanzlichen RecQ-Helikasen, was durch ihren Einfluss auf die DNA-Rekombination im Hinblick auf die Grüne Gentechnologie von entscheidender Bedeutung ist.

 

Diese YIG wird im Rahmen der Förderungen aus dem Zukunftskonzept der Exzellenzinitiative wird durch das Karlsruhe Institute of Technology (KIT) teilfinanziert.