Rolle des Reparatur-Enzyms RNase H2 entschlüsselt

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Biochemischen Instituts der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) ist es in Zusammenarbeit mit Forschungsgruppen aus Edinburgh und Cambridge gelungen, die Rolle eines Reparatur-Enzyms, das bei der Vermehrung der DNA eine entscheidende Rolle spielt, zu entschlüsseln. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Printausgabe der renommierten Fachzeitschrift Cell veröffentlicht.

Das Reparatur-Enzym RNase H2 entfernt aus der DNA, der Erbinformation der Zelle, RNA-Bausteine, die fälschlicherweise bei der Vervielfältigung der Erbinformation eingebaut wurden. „Wir haben einen ganz neuartigen DNA-Reparaturmechanismus entdeckt“, sagt Professor Björn Rabe, Biochemisches Institut der CAU und Mitglied im Exzellenzcluster „Entzündung an Grenzflächen“. Bisher war die Funktion der RNase H2 unbekannt. Die Forscherinnen und Forscher haben ihre Studien mithilfe einer Maus bestätigt, bei der sie das Enzym ausgeschaltet haben, eine sogenannte Knockout-Maus. „Die Maus stirbt relativ früh in der Embryonalentwicklung. Das deutet darauf hin, dass die RNase H2 für den Organismus essentiell ist“, so Rabe.

Ausgang der Studien waren Untersuchungen einer kooperierenden Forschergruppe in Edinburgh, bei der der Kieler Wissenschaftler Rabe bis vor seinem Wechsel nach Kiel vor einem Jahr tätig war. Die Gruppe hat herausgefunden, dass bei Patientinnen und Patienten, die an einer erblichen Autoimmunerkrankung leiden, bei der die Entwicklung des Gehirns gestört ist (Aicardi-Goutières-Syndrom), das Gen für die RNase H2 mutiert ist. „Eigentlich hatten wir darauf spekuliert, dass die Knockout-Mäuse die Symptome der Krankheit zeigen“, sagt Rabe. Da das nicht der Fall war, habe man begonnen, die genaue Funktion der RNase H2 in Zellen der Maus zu untersuchen. So wurde entdeckt, dass das Enzym falsch eingebaute Moleküle aus der DNA schneidet und dass die Mäuse noch während der Embryonalentwicklung versterben, wenn dieser Reparaturmechanismus nicht funktioniert.

„In künftigen Studien wollen wir uns auf die Rolle der RNase H2 bei der Entwicklung des Aicardi-Goutières-Syndroms konzentrieren“, ergänzt Cluster-Professor Rabe. Die Mutationen bei den Patienten seien hypomorph. Das bedeutet, dass das Enzym nicht ganz ausgeschaltet ist, sondern in geringem Maße noch aktiv ist. In den Zellen des Gehirns sammeln sich infolgedessen diejenigen Moleküle an, die von der RNase H2 nicht vollständig abgebaut werden können. Es kommt so zu einer unangemessenen Immunreaktion und letzten Endes zu einer chronischen Entzündung des Gehirns. Um die Therapieaussichten von Betroffenen langfristig zu verbessern, sei es deshalb wichtig, die molekularen Vorgänge in der Zelle und die beteiligten Moleküle besser zu verstehen, erklärt Rabe. Die Forschungsergebnisse seien dazu ein wichtiger Schritt.

Originalpublikation:
Reijns MAM, Rabe B, Rigby RE, Mill P, Astell KR, Lettice LA, Boyle S, Leitch A, Keighren M, Kilanowski F, Devenney PS, Sexton D, Grimes G, Holt IJ, Hill RE, Taylor MS, Lawson KA, Dorin JR, and Jackson AP: Enzymatic Removal of Ribonucleotides from DNA Is Essential for Mammalian Genome Integrity and Development; Cell, Volume 149, Issue 5, 25 May 2012, Pages 1008-1022

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