Knipscheer: Genome Maintenance Terug naar onderzoeksgroep De Knipscheer groep bestudeert de moleculaire mechanismen van DNA-replicatie en -reparatie. Cellulaire processen die de integriteit van ons genoom bewaken zijn cruciaal voor het voorkomen van ziekten met een genetische basis, zoals kanker. De Knipscheer groep is geïnteresseerd in de moleculaire details achter deze processen. Op dit moment focust de groep zich op toxische DNA-laesies, interstrand crosslinks (ICL’s), hoe deze worden gerepareerd en hoe stabiele secundaire DNA-structuren (G-quadruplexes) worden opgelost. De Knipscheer groep bestudeert deze processen in de context van actieve DNA-replicatie en gebruikt daarvoor extracten van Xenopus-eieren, een onderzoeksmodel voor DNA-replicatie van gewervelden in vitro. Dit model staat onderzoekers toe om ICL-reparatie en G-quadruplex-replicatie te bestuderen in een reageerbuisje, en daarmee inzicht te krijgen in de moleculaire systemen achter deze processen. Reparatie van DNA interstrand-crosslinks DNA-interstrand-crosslinks (ICL’s) zijn zeer toxische DNA-laesies die endogeen kunnen worden gevormd, maar die ook bij kanker worden geïnduceerd door hoge doses chemotherapie. Reparatie van deze laesies is complex en vereist de medewerking van eiwitten van verschillende DNA-reparatiepaden waaronder de Fanconi-anemie (FA)-route. FA is een genetische kanker-aandoening die wordt veroorzaakt door mutatie in een van de 21 momenteel bekende FA-genen. Cellen van FA-patiënten zijn gevoelig voor ICL’s en wij en anderen hebben aangetoond dat het FA-pad direct werkt bij ICL-reparatie. We hebben onlangs aangetoond dat de FA-route een cruciale rol speelt in een specifieke stap in het herstelproces, het ‘onthaken’ van de ICL uit een van de DNA-strengen. Deze incisies vereisen de activering van de FA-route door ubiquitinering van het FANCI-FANCD2-complex, het mediator-eiwit FANCP / SLX4 en de endonuclease FANCQ / XPF-ERCC1 (Knipscheer et al., Science 2009, Klein Douwel, Boonen et al., Mol Cell 2014, Klein Douwel et al., EMBO J 2017). Momenteel bestuderen we de moleculaire details van de incisiestap en andere aspecten van ICL-reparatie. G-quadruplexstructuur afwikkelend tijdens DNA-replicatie Ons genoom bevat veel guanine-rijke sequenties die stabiele secundaire structuren kunnen vormen, de zogenaamde G-quadruplex-structuren. Hoewel deze structuren functioneren in belangrijke biologische processen (bijvoorbeeld transcriptionele regulatie, het onderhoud van telomeren), is het ook aangetoond dat ze DNA-mutaties induceren. Ons doel is om te begrijpen hoe G-quadruplexen normaal gesproken worden afgewikkeld om een betrouwbare DNA-replicatie mogelijk te maken. Met behulp van een modelsysteem, een combinatie van Xenopus-ei-extracten en DNA-sjablonen met specifieke G-quadruplexstructuren, hebben we onlangs aangetoond dat de replicatie stagneert in de buurt van een dergelijke structuur. Deze blokkering is van voorbijgaande aard en G-quadruplexen worden gemakkelijk afgewikkeld in ons systeem. Het afwikkelen van een subset van G4-structuren is strikt afhankelijk van de FANCJ-helicase (Castillo Bosch et al., EMBO J 2014). Momenteel onderzoeken we welke andere factoren betrokken zijn bij dit proces en hoe dit wordt gereguleerd.
