RAD6-abhängige DNA-Reparatur wird durch Ubiquitin- und SUMO-Modifikation von PCNA reguliert

Das Protein Ubiquitin kann posttranslational an Proteine geknüpft
werden. Dieser Vorgang ist für den Abbau von Proteinen durch das
Proteasom notwendig.Neben dieser Funktion hat die Modifikation mit
Ubiquitin noch weitere Funktionen,die nicht zum Abbau des Proteins
führen.Ubiquitin- ähnlichen Proteine,wie beispielsweise SUMO,sind
ebenfalls nicht direkt am Proteinabbau beteiligt.Die Konsequenz der
Modifikation,und das Zusammenspiel Ubiquitin-ähnlicher-Systeme mit
dem Ubiquitin-System sind bisher allerdings wenig verstanden. PCNA
(Proliferating Cell Nuclear Antigen)ist eine zentrale Komponente
der DNA-Replikation und DNA-Reparatur.Im Rahmen dieser Arbeit
konnte gezeigt werden,daß PCNA über drei verschiedene
posttranslationale Modifikationen reguliert wird.In der S-Phase des
Zellzyklus wird PCNA durch SUMO modifiziert.Nach DNA-Schädigung
wird PCNA dagegen durch Komponenten des RAD6 -DNA-Reparaturwegs
mono-oder multiubiquitiniert. Alle drei Modifikationen finden am
gleichen,zwischen eukaryontischen Spezies kon servierten Lysin
statt.Der RAD6 -DNA-Reparaturweg reguliert postreplikative
DNA-Reparatur.Eine Schlüsselstellung innerhalb dieses Reparaturwegs
nehmen zwei Ubiquitin-konjugierende Enzyme,RAD6 sowie das
Heterodimer UBC13/MMS2,die über die RING-Finger Prote ine RAD18
bzw.RAD5 an das Chromatin rekrutiert werden,ein.Interessanterweise
interagiert neben PCNA auch das SUMO-konjugierende Enzym UBC9 mit
den beiden RING-Finger Proteinen sowie mit PCNA selbst und ist so
ebenfalls mit dem RAD6 -Reparaturweg assoziiert.Nach DNA-Schädigung
wird PCNA von RAD6/RAD18 monoubiquitiniert.Alternativ kann PCNA
durch das hierfür zusätzlich notwendige Heterodimer UBC13/MMS2 und
das RING-Finger- Protein RAD5 mit speziellen,Lysin-63-verknüpften
Ubiquitinketten, multiubiquitiniert werden.PCNA-Ubiquitinierung ist
essentiell für DNA- Reparatur,da eine PCNA-Mutante,die nicht mehr
modifiziert wird,starke Sensitivität gegenüber DNA-Schädigung
besitzt. Es konnte gezeigt werden,daß die verschiedenen
Modifikationen unterschiedlich auf die Funktionen von PCNA
einwirken können. SUMOylierung von PCNA wirkt inhibierend auf RAD6
-abhängige DNA- Reparatur.PCNA-Multiubiquitinierung durch
Lysin-63-verknüpfte Ubiquitinketten aktiviert PCNA in dem
UBC13/MMS2/RAD5-abhängigen Zweig RAD6 -abhängiger DN A
-Reparatur,der fehlerfrei arbeitet.PCNA- Monoubiquitinierung
scheint dagegen den fehlerhaften Zweig RAD6 - abhängiger
DNA-Reparatur zu aktivieren.ˇ