DNA wird fortlaufend beschädigt, sowohl durch in unseren Zellen natürlich vorkommende als auch durch exogene Faktoren (wie z.B. hoch-energetische Strahlung). Zusätzlich zu den diversen Schäden, die vormals „gesunder“ DNA zugefügt werden, werden auch im Replikations-Prozess selbst Fehler im genetischen Code induziert (beispielsweise Basenfehlpaarung). Wenn diese Defekte nicht behoben werden, kann diese fehlerhafte DNA zum Zelltod oder zu ernsthaften Erkrankungen wie Krebs führen. Um die Stabilität des Genoms aufrecht zu erhalten, haben sich deshalb mehrere DNA-Reparaturmechanismen entwickelt: die Basen-Exzissionsreparatur (englisch: base-excision repair; BER), die Nukleotid-Exzissionsreparatur (englisch: nucleotide-excision repair; NER), die Rekombinatiosreparatur, die Basen-Misspaarungsreparatur (englisch: mismatch repair; MMR) und  die direkte Schadensumkehr. Diese DNA-Reparatursysteme sind auf unterschiedliche Arten von DNA-Schäden spezialisiert und viele von ihnen sind evolutionär konserviert.

Einzelmolekülstudien der DNA-Reparatur

Wir nutzen die Rasterkraftmikroskopie (englisch: atomic force microscopy; AFM) in Verbindung mit anderen biophysikalischen und biochemischen Ansätzen zur Untersuchung von Protein-DNA-Komplexen, die in der DNA-Reparatur involviert sind. AFM ermöglicht es uns, molekulare Anordnungen auf der Ebene einzelner Moleküle direkt sichtbar zu machen. Wir interessieren uns im Besonderen für das Verständnis der verschiedenen Erkennungsstrategien, welche sich bei den unterschiedlichen Reparaturmechanismen für die verschiedenen DNA-Defekte entwickelt haben. Ein weiterer Schwerpunkt unseres Labors liegt auf der Weiterentwicklung der AFM-Technik, um einen erweiterten Zugang zu maximaler und optimaler Information zu den Proben zu erzielen. In diesem Rahmen arbeiten wir an der Entwicklung eines kombinierten Fluoreszenz-AFM Systems für hochaufgelöste Abbildungen von Multi-Proteinkomplexen.  

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