Untersuchungen zur Entstehung chromosomaler Translokationen nach ionisierender Bestrahlung

Für den Erhalt der genomischen Stabilität ist die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs) von besonderer Relevanz. Werden DSBs inkorrekt repariert, können daraus chromosomale Aberrationen resultieren, wie z. B. Translokationen. Translokationen entstehen durch die Verbindung falscher DNA-Enden während der DSB-Reparatur. Verschiedene Studien beschreiben das Auftreten von Translokationen in malignen Tumoren und postulieren folglich eine Korrelation zwischen Translokationen und einer Karzinogenese. Daher ist das Verständnis der DSB-Reparaturmechanismen, die eine Translokationsentstehung begünstigen, von großer Bedeutung im Bereich der Onkologie. Die wichtigsten Mechanismen für die Reparatur von DSBs sind die kanonische nicht-homologe Endverknüpfung (canonical non-homologous end-joining, c-NHEJ) und die homologe Rekombination (HR). DSBs können in allen Zellzyklusphasen über das NHEJ repariert werden, wobei neben dem c-NHEJ die Funktion eines alternativen (alt-) NHEJ innerhalb der DSB-Reparatur diskutiert wird. Die HR-vermittelte DSB-Reparatur ist dagegen auf die S- und G2-Phase beschränkt, da für die Reparatur die homologe Schwesterchromatide als Matrize benötigt wird. In der vorliegenden Arbeit wurde die Reparatur strahleninduzierter DSBs und die Entstehung von Translokationen in humanen G1-Phase-Zellen mittels Chromosomenstudien untersucht. Neben der Analyse von chromosomalen Brüchen, die einen Aufschluss über die Quantität der DSB-Reparatur erlaubt, sollte die Auswertung von chromosomalen Translokationen einen Einblick in die Qualität der DSB-Reparatur ermöglichen und das Verständnis für die Entstehung von Translokationen erweitern. Im ersten Teil der Arbeit wurde daher die vorzeitige Chromosomenkondensation (premature chromosome condensation, PCC) über die Methode der Polyethylen-vermittelten Zellfusion in G1-Phase-Zellen etabliert. Anschließend wurde die PCC-Methode mit der 3-Farben-FISH-Technik kombiniert, wodurch eine Analyse chromosomaler Brüche und chromosomaler Translokationen in der G1-Phase möglich wurde. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Reparatur chromosomaler Brüche und die Entstehung chromosomaler Translokationen in Wildtyp (WT)-Zellen im Vergleich zu reparaturdefizienten Zellen analysiert. In G1-WT-Zellen zeigten die Reparatur chromosomaler Brüche und die Ausbildung von Translokationen eine schnelle und eine langsame Komponente. Obwohl die Mehrheit der Chromosomenbrüche (ca. 80 %) mit schneller Kinetik repariert wird, entstehen über die langsame Reparatur der verbleibenden 20 % der Chromosomenbrüche etwa 50 % aller detektierten Translokationen. Folglich konnte in der vorliegenden Arbeit eine vermehrte Fehlerhaftigkeit der langsamen Reparaturkomponente in G1-WT-Zellen nachgewiesen werden. In weiteren Chromosomenanalysen wurde gezeigt, dass die Qualität der langsamen DSB-Reparatur in Abhängigkeit des DNA-Resektion vermittelnden Proteins CtIP steht. Darüber hinaus wurde ein Einfluss der Proteinkinase Plk3 auf die Translokationsentstehung innerhalb der langsamen Reparaturkomponente detektiert. Andere Studien konnten eine Abhängigkeit zwischen einer Plk3-induzierten Phosphorylierung von CtIP und einer DSB-Resektion in der G1-Phase nachweisen. In folgenden Chromosomenanalysen wurde der CtIP- und Plk3-abhängige Reparaturweg weiter klassifiziert und der Einfluss der alt-NHEJ Proteine PARP1 sowie Lig1/3 auf die DSB-Reparatur untersucht. Hierbei konnte keine Beteiligung des alt-NHEJ innerhalb der DSB-Reparatur bzw. der Translokationsentstehung in G1-WT-Zellen detektiert werden. Die Analyse von XLF- und Lig4-defekten c-NHEJ-Mutanten zeigte zwar eine quantitativ und qualitativ verschlechterte Reparatur, aber ebenfalls keinen Einfluss des alt-NHEJ. Darüber hinaus konnte eine Abhängigkeit der langsamen DSB-Reparatur von der c-NHEJ-Kernkomponente DNA-PK und der Nuklease Artemis gezeigt werden. Folglich postulieren die Studien der vorliegenden Arbeit, dass die Reparatur von DSBs in G1-WT-Zellen ausschließlich über das c-NHEJ erfolgt, wobei die Entstehung von Translokationen innerhalb der langsamen Reparaturkomponente anscheinend in Abhängigkeit einer DSB-Resektion verläuft. Im dritten Teil der Arbeit wurde die Grundlage der Translokationsentstehung innerhalb der schnellen DSB-Reparaturkomponente untersucht. Frühere Studien beschreiben das Auftreten von Translokationen in transkriptionell aktiven Bereichen. Daher wurde die chromosomale Reparatur in Abhängigkeit der DNA-Transkription betrachtet. Nach BAF180-Depletion konnte gezeigt werden, dass ein fehlerhaftes Chromatinremodelling die Quantität der schnellen DSB-Reparaturkomponente verlangsamt, allerdings im weiteren Verlauf quantitativ und qualitativ nicht beeinflusst. Nach Inhibition der RNA-Polymerase II konnte keine Veränderung der Reparatur-Quantität sowie der Qualität der schnellen Reparaturkomponente beobachtet werden. Überraschenderweise wurde innerhalb der langsamen Reparaturkomponente eine Abhängigkeit der Reparatur-Qualität von der Transkription detektiert. Zusammenfassend postulieren die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass neben der DNA-Resektion auch die DNA-Transkription entscheidend ist für die Ausbildung von Translokationen während der langsamen DSB-Reparatur in der G1-Phase. Hierbei könnte der Einfluss der Transkription auf die langsame DSB-Reparatur durch eine schadensabhängige Synthese von reparaturrelevanten Proteinen oder durch andere transkriptionsinduzierte Prozesse, wie z. B. eine veränderte Chromatindynamik, begründet sein. In weiterführenden Untersuchungen könnten diese Aspekte verifiziert werden

Projektbericht (Mediumfassung)

Der Mediumbericht fasst die einzelnen Teile des Berichts in der Langfassung zusammen. Zunächst wird anhand von statistischen Zahlen und Fakten nachgewiesen, dass das männliche Ernährermodell noch immer sehr prägend für die Existenzsicherung von Frauen und Männern in Deutschland ist. Dies wird darauf zurückgeführt, dass im bundesdeutschen Recht diverse Schnittstellen des ehelichen Unterhaltsrechts mit dem Arbeits-, Sozial- und Steuerrecht existieren, die das Ernährermodell voraussetzen, faktisch auch auf Unverheiratete ausdehnen und gleichzeitig perpetuieren. Da aber auch der Gleichberechtigungsgrundsatz für Frauen und Männer gilt und ein Staatsziel sogar die "tatsächliche Durchsetzung der Gleichberechtigung" fordert, sind normative Wertungswidersprüche entstanden, die nach einer Reform der Schnittstellen und der Gesamtkonzeption der Berücksichtigung von Unterhalt und finanzieller Paarsolidarität in verschiedenen Regelungsbereichen verlangen. Anschließend an die Darstellung und Kritik der Schnittstellenregelungen wird am Beispiel der Anrechnung von Partnereinkommen und -vermögen gemäß SGB II ("Hartz IV") die subjektive Seite der sozialrechtlichen Einstandspflicht beleuchtet, indem Ergebnisse einer Befragung von Betroffenen referiert werden. Ein abschließendes Kapitel resümiert den Reformbedarf und skizziert die nötigen politischen Entwicklungen und Maßnahmen zur Überwindung der noch immer starken Stellung des männlichen Ernährermodells in Deutschland.200

WRaINfo: An Open Source Library for Weather Radar INformation for FURUNO Weather Radars Based on Wradlib

WRaINfo is a software for real-time weather radar data processing developed by the Helmholtz Innovation Lab FERN.Lab, a technology and innovation platform of the German Research Centre for Geosciences Potsdam (GFZ). WRaINfo is specifically designed for processing X-band weather radar data of FURUNO devices. The modules of the package allow to read and process raw data of the WR2120 and WR2100. For this purpose, many functions of the library wradlib are used and adapted. The processing is controlled by a configuration file, main functionalities include formatting, attenuation correction, clutter detection, georeferencing and gridding of the data. This allows the construction of reproducible, automatic data processing chains. The package is written in the Python programming language. The source code is publicly available on GitLab. Compiled versions are also available on PyPi. The package is distributed under the Apache 2.0 license

Requirement for PBAF in transcriptional repression and repair at DNA breaks in actively transcribed regions of chromatin

Actively transcribed regions of the genome are vulnerable to genomic instability. Recently, it was discovered that transcription is repressed in response to neighboring DNA double-strand breaks (DSBs). It is not known whether a failure to silence transcription flanking DSBs has any impact on DNA repair efficiency or whether chromatin remodelers contribute to the process. Here, we show that the PBAF remodeling complex is important for DSB-induced transcriptional silencing and promotes repair of a subset of DNA DSBs at early time points, which can be rescued by inhibiting transcription globally. An ATM phosphorylation site on BAF180, a PBAF subunit, is required for both processes. Furthermore, we find that subunits of the PRC1 and PRC2 polycomb group complexes are similarly required for DSB-induced silencing and promoting repair. Cancer-associated BAF180 mutants are unable to restore these functions, suggesting PBAF's role in repressing transcription near DSBs may contribute to its tumor suppressor activity

Requirement for PBAF in Transcriptional Repression and Repair at DNA Breaks in Actively Transcribed Regions of Chromatin

Actively transcribed regions of the genome are vulnerable to genomic instability. Recently, it was discovered that transcription is repressed in response to neighboring DNA double-strand breaks (DSBs). It is not known whether a failure to silence transcription flanking DSBs has any impact on DNA repair efficiency or whether chromatin remodelers contribute to the process. Here, we show that the PBAF remodeling complex is important for DSB-induced transcriptional silencing and promotes repair of a subset of DNA DSBs at early time points, which can be rescued by inhibiting transcription globally. An ATM phosphorylation site on BAF180, a PBAF subunit, is required for both processes. Furthermore, we find that subunits of the PRC1 and PRC2 polycomb group complexes are similarly required for DSB-induced silencing and promoting repair. Cancer-associated BAF180 mutants are unable to restore these functions, suggesting PBAF's role in repressing transcription near DSBs may contribute to its tumor suppressor activity

Polo-like kinase 3 regulates CtIP during DNA double-strand break repair in G1

DNA double-strand breaks (DSBs) are repaired by nonhomologous end joining (NHEJ) or homologous recombination (HR). The C terminal binding protein–interacting protein (CtIP) is phosphorylated in G2 by cyclin-dependent kinases to initiate resection and promote HR. CtIP also exerts functions during NHEJ, although the mechanism phosphorylating CtIP in G1 is unknown. In this paper, we identify Plk3 (Polo-like kinase 3) as a novel DSB response factor that phosphorylates CtIP in G1 in a damage-inducible manner and impacts on various cellular processes in G1. First, Plk3 and CtIP enhance the formation of ionizing radiation-induced translocations; second, they promote large-scale genomic deletions from restriction enzyme-induced DSBs; third, they are required for resection and repair of complex DSBs; and finally, they regulate alternative NHEJ processes in Ku−/− mutants. We show that mutating CtIP at S327 or T847 to nonphosphorylatable alanine phenocopies Plk3 or CtIP loss. Plk3 binds to CtIP phosphorylated at S327 via its Polo box domains, which is necessary for robust damage-induced CtIP phosphorylation at S327 and subsequent CtIP phosphorylation at T847

Die Politik der Sowjetischen Militäradministration in Deutschland (SMAD): Kultur, Wissenschaft und Bildung 1945-1949. Ziele, Methoden, Ergebnisse. Dokumente aus russischen Archiven

This edition provides an introduction to the wide range of policies applied in the Soviet Occupation Zone (SBZ) with respect to the areas of culture, education and science. Carefully selected and translated documents shed light on the relationship between the occupational forces and the traditions and institutions of the emerging German Democratic Republic. It represents the initial result of a joint German-Russian research project on the history of the SMAD made possible by the recent release of the original sources in Russian archives

Polo-like kinase 3 regulates CtIP during DNA double-strand break repair in G1

DNA double-strand breaks (DSBs) are repaired by nonhomologous end joining (NHEJ) or homologous recombination (HR). The C terminal binding protein–interacting protein (CtIP) is phosphorylated in G2 by cyclin-dependent kinases to initiate resection and promote HR. CtIP also exerts functions during NHEJ, although the mechanism phosphorylating CtIP in G1 is unknown. In this paper, we identify Plk3 (Polo-like kinase 3) as a novel DSB response factor that phosphorylates CtIP in G1 in a damage-inducible manner and impacts on various cellular processes in G1. First, Plk3 and CtIP enhance the formation of ionizing radiation-induced translocations; second, they promote large-scale genomic deletions from restriction enzyme-induced DSBs; third, they are required for resection and repair of complex DSBs; and finally, they regulate alternative NHEJ processes in Ku−/− mutants. We show that mutating CtIP at S327 or T847 to nonphosphorylatable alanine phenocopies Plk3 or CtIP loss. Plk3 binds to CtIP phosphorylated at S327 via its Polo box domains, which is necessary for robust damage-induced CtIP phosphorylation at S327 and subsequent CtIP phosphorylation at T847

DNA double-strand break resection occurs during non-homologous end joining in G1 but is distinct from resection during homologous recombination

Canonical non-homologous end joining (c-NHEJ) repairs DNA double-strand breaks (DSBs) in G1 cells with biphasic kinetics. We show that DSBs repaired with slow kinetics, including those localizing to heterochromatic regions or harboring additional lesions at the DSB site, undergo resection prior to repair by c-NHEJ and not alt-NHEJ. Resection-dependent c-NHEJ represents an inducible process during which Plk3 phosphorylates CtIP, mediating its interaction with Brca1 and promoting the initiation of resection. Mre11 exonuclease, EXD2, and Exo1 execute resection, and Artemis endonuclease functions to complete the process. If resection does not commence, then repair can ensue by c-NHEJ, but when executed, Artemis is essential to complete resection-dependent c-NHEJ. Additionally, Mre11 endonuclease activity is dispensable for resection in G1. Thus, resection in G1 differs from the process in G2 that leads to homologous recombination. Resection-dependent c-NHEJ significantly contributes to the formation of deletions and translocations in G1, which represent important initiating events in carcinogenesis

Untersuchungen zur Entstehung chromosomaler Translokationen nach ionisierender Bestrahlung

Für den Erhalt der genomischen Stabilität ist die Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen (DSBs) von besonderer Relevanz. Werden DSBs inkorrekt repariert, können daraus chromosomale Aberrationen resultieren, wie z. B. Translokationen. Translokationen entstehen durch die Verbindung falscher DNA-Enden während der DSB-Reparatur. Verschiedene Studien beschreiben das Auftreten von Translokationen in malignen Tumoren und postulieren folglich eine Korrelation zwischen Translokationen und einer Karzinogenese. Daher ist das Verständnis der DSB-Reparaturmechanismen, die eine Translokationsentstehung begünstigen, von großer Bedeutung im Bereich der Onkologie. Die wichtigsten Mechanismen für die Reparatur von DSBs sind die kanonische nicht-homologe Endverknüpfung (canonical non-homologous end-joining, c-NHEJ) und die homologe Rekombination (HR). DSBs können in allen Zellzyklusphasen über das NHEJ repariert werden, wobei neben dem c-NHEJ die Funktion eines alternativen (alt-) NHEJ innerhalb der DSB-Reparatur diskutiert wird. Die HR-vermittelte DSB-Reparatur ist dagegen auf die S- und G2-Phase beschränkt, da für die Reparatur die homologe Schwesterchromatide als Matrize benötigt wird. In der vorliegenden Arbeit wurde die Reparatur strahleninduzierter DSBs und die Entstehung von Translokationen in humanen G1-Phase-Zellen mittels Chromosomenstudien untersucht. Neben der Analyse von chromosomalen Brüchen, die einen Aufschluss über die Quantität der DSB-Reparatur erlaubt, sollte die Auswertung von chromosomalen Translokationen einen Einblick in die Qualität der DSB-Reparatur ermöglichen und das Verständnis für die Entstehung von Translokationen erweitern. Im ersten Teil der Arbeit wurde daher die vorzeitige Chromosomenkondensation (premature chromosome condensation, PCC) über die Methode der Polyethylen-vermittelten Zellfusion in G1-Phase-Zellen etabliert. Anschließend wurde die PCC-Methode mit der 3-Farben-FISH-Technik kombiniert, wodurch eine Analyse chromosomaler Brüche und chromosomaler Translokationen in der G1-Phase möglich wurde. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Reparatur chromosomaler Brüche und die Entstehung chromosomaler Translokationen in Wildtyp (WT)-Zellen im Vergleich zu reparaturdefizienten Zellen analysiert. In G1-WT-Zellen zeigten die Reparatur chromosomaler Brüche und die Ausbildung von Translokationen eine schnelle und eine langsame Komponente. Obwohl die Mehrheit der Chromosomenbrüche (ca. 80 %) mit schneller Kinetik repariert wird, entstehen über die langsame Reparatur der verbleibenden 20 % der Chromosomenbrüche etwa 50 % aller detektierten Translokationen. Folglich konnte in der vorliegenden Arbeit eine vermehrte Fehlerhaftigkeit der langsamen Reparaturkomponente in G1-WT-Zellen nachgewiesen werden. In weiteren Chromosomenanalysen wurde gezeigt, dass die Qualität der langsamen DSB-Reparatur in Abhängigkeit des DNA-Resektion vermittelnden Proteins CtIP steht. Darüber hinaus wurde ein Einfluss der Proteinkinase Plk3 auf die Translokationsentstehung innerhalb der langsamen Reparaturkomponente detektiert. Andere Studien konnten eine Abhängigkeit zwischen einer Plk3-induzierten Phosphorylierung von CtIP und einer DSB-Resektion in der G1-Phase nachweisen. In folgenden Chromosomenanalysen wurde der CtIP- und Plk3-abhängige Reparaturweg weiter klassifiziert und der Einfluss der alt-NHEJ Proteine PARP1 sowie Lig1/3 auf die DSB-Reparatur untersucht. Hierbei konnte keine Beteiligung des alt-NHEJ innerhalb der DSB-Reparatur bzw. der Translokationsentstehung in G1-WT-Zellen detektiert werden. Die Analyse von XLF- und Lig4-defekten c-NHEJ-Mutanten zeigte zwar eine quantitativ und qualitativ verschlechterte Reparatur, aber ebenfalls keinen Einfluss des alt-NHEJ. Darüber hinaus konnte eine Abhängigkeit der langsamen DSB-Reparatur von der c-NHEJ-Kernkomponente DNA-PK und der Nuklease Artemis gezeigt werden. Folglich postulieren die Studien der vorliegenden Arbeit, dass die Reparatur von DSBs in G1-WT-Zellen ausschließlich über das c-NHEJ erfolgt, wobei die Entstehung von Translokationen innerhalb der langsamen Reparaturkomponente anscheinend in Abhängigkeit einer DSB-Resektion verläuft. Im dritten Teil der Arbeit wurde die Grundlage der Translokationsentstehung innerhalb der schnellen DSB-Reparaturkomponente untersucht. Frühere Studien beschreiben das Auftreten von Translokationen in transkriptionell aktiven Bereichen. Daher wurde die chromosomale Reparatur in Abhängigkeit der DNA-Transkription betrachtet. Nach BAF180-Depletion konnte gezeigt werden, dass ein fehlerhaftes Chromatinremodelling die Quantität der schnellen DSB-Reparaturkomponente verlangsamt, allerdings im weiteren Verlauf quantitativ und qualitativ nicht beeinflusst. Nach Inhibition der RNA-Polymerase II konnte keine Veränderung der Reparatur-Quantität sowie der Qualität der schnellen Reparaturkomponente beobachtet werden. Überraschenderweise wurde innerhalb der langsamen Reparaturkomponente eine Abhängigkeit der Reparatur-Qualität von der Transkription detektiert. Zusammenfassend postulieren die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit, dass neben der DNA-Resektion auch die DNA-Transkription entscheidend ist für die Ausbildung von Translokationen während der langsamen DSB-Reparatur in der G1-Phase. Hierbei könnte der Einfluss der Transkription auf die langsame DSB-Reparatur durch eine schadensabhängige Synthese von reparaturrelevanten Proteinen oder durch andere transkriptionsinduzierte Prozesse, wie z. B. eine veränderte Chromatindynamik, begründet sein. In weiterführenden Untersuchungen könnten diese Aspekte verifiziert werden