Investigations of the UV-induced DNA damage response in human cells and zebrafish embryos

Organismen sind durch die Sonne ständig ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt, was zu verschiedenen DNA-Schäden führt. Daher haben die Zellen DNA-Reparaturwege wie die Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER) entwickelt, um durch UV-Licht verursachte DNA-Schäden effizient zu reparieren. Defekte im NER-Signalweg werden mit der Entstehung von Krankheiten wie dem Cockayne-Syndrom und Melanomen in Verbindung gebracht. Viele Studien untersuchten die Signalwege, die durch UV-Licht-Bestrahlung in menschlichen Krebszelllinien ausgelöst werden, doch nur wenige Studien untersuchten diese Signalwege in ganzen Organismen. Zebrafische sind in freier Wildbahn UV-B-Licht ausgesetzt, da UV-B-Licht durch klares Wasser dringt [1]. Zebrafische entwickeln Krebsarten, die menschlichen Tumoren sowohl auf molekularer als auch auf histopathologischer Ebene ähneln, und verfügen über konservierte DNA-Reparaturmechanismen, einschließlich des NER-Signalwegs [2]. Daher sind Zebrafische ein gut geeigneter Modellorganismus zur Untersuchung der DNA-Schadensreaktion auf UV-Licht. In unserer Studie verwendeten wir UV-C-Bestrahlung, da sie DNA-Addukte, insbesondere Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere (CPDs) und 6-4-Photoprodukte (6-4PPs), erzeugt welche die Elongation der RNA-Polymerase II hemmen. Wir untersuchten die genregulatorischen Mechanismen, die es Zebrafisch-Embryonen ermöglichen, sich gegen UV-C-induzierte DNA-Schäden zu wehren. Wir haben modernste quantitative Proteomik- und Genomikansätze angewandt, um die Reaktion von Zebrafischembryonen auf UV-C-Strahlung zu untersuchen. Wir verglichen die Veränderungen der Proteinkonzentrationen, der von Phosphorylierung und Ubiquitylierung abhängigen Signalübertragung und der Genexpression bei der frühen und späten Reaktion auf UV-C-Bestrahlung. Mithilfe der quantitativen Phosphoproteomik konnten wir eine erhöhte Phosphorylierung von Proteinen feststellen, die an der Translation und DNA-Reparatur beteiligt sind. Darüber hinaus erfolgte die UV-C-induzierte Phosphorylierung an einem spezifischen Sequenzmotiv ...