Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche
Berichte – FZKA 7177
Die Dissoziation des Transkriptionsfaktors IIH nach
Einwirkung von UV-Strahlung
Stefanie Groh
Zusammenfassung
Der basale
Transkriptionsfaktor IIH (TFIIH) besteht aus zehn Proteinen, die auf zwei Untereinheiten
verteilt sind, den TFIIH-Kern und den Cdk-aktivierenden Kinasekomplex (CAK).
Der TFIIH-Komplex ist in einige der wichtigsten Prozesse der Zelle involviert,
zum Beispiel in die RNA Polymerase I und Polymerase II vermittelte Transkription
oder die Nukleotid-Exzisionsreparatur (NER). Daneben reguliert die
CAK-Untereinheit von TFIIH den Zellzyklus.
Mit der Entdeckung der Multifunktionalität
von TFIIH stellte sich die Frage, wie der Komplex von Orten aktiver
Transkription durch das dicht gepackte Nukleoplasma zu einer Schadensstelle in
der DNA gelangt. Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit konnte ich zeigen,
dass der TFIIH-Komplex nach UV-Bestrahlung der Zelle zerfällt. Die
CAKUntereinheit löst sich in Abhängigkeit von der eingesetzten Strahlendosis
innerhalb weniger Minuten nach UV-Bestrahlung als trimerer Komplex vom
TFIIH-Kern. Diese Dissoziation erfolgt nur in metabolisch aktiven Zellen,
aktive Transkription ist allerdings nicht erforderlich. Der Komplex zerfällt
sowohl nach Bestrahlung mit UVC-, UVB- und UVA-Licht als auch bei oxidativem
Stress, dissoziiert allerdings selbst nach Einwirkung einer hohen Dosis ionisierender
Strahlung nur in geringem Maße. Keine Dissoziation des TFIIH-Komplexes war hingegen
nach Behandlung von Zellen mit Cisplatin festzustellen. Die UV-induzierte Dissoziation
von TFIIH wurde in einer Vielzahl verschiedener Zelllinien wahrgenommen und ist
somit ein genereller Mechanismus. Interessanterweise findet in NER-defizienten
Zellen ohne funktionelles XPC-Protein die UV-induzierte Teilung des
TFIIH-Komplexes nicht statt, wogegen sie in NER-defizienten Zellen, die
mutierte XPA-, XPD- oder CS-Proteine exprimieren, durchaus zu beobachten ist.
Die Dissoziation des TFIIH-Komplexes konnte jedoch durch Transfektion einer für
das XPC-Protein kodierenden cDNA in XPC-defiziente Zellen rekonstituiert
werden, was die Wichtigkeit des XPC-Proteins für diesen Prozess aufzeigt. Die
Dissoziation des TFIIH-Komplexes könnte, da das XPC-Protein ausschließlich an
der GGR beteiligt ist, für die GGR von entscheidender Bedeutung sein,
möglicherweise indem sie unter Umgehung der sterischen Behinderung durch die
Größe des Gesamtkomplexes die Translokation der für die Reparatur wichtigen
Komponenten an den Ort des Schadens ermöglicht.
The dissociation of the transcription factor IIH after
application of UV-radiation
Abstract
The transcription factor IIH (TFIIH) consists of 10 proteins
which can be divided in two subunits, the TFIIH-Core- and the cdk-activating
kinase-subunit (CAK). The TFIIH-complex is involved in some of the most
important cellular pathways, such as the RNA Polymerase I and Polymerase II
mediated transcription and the nucleotide excision repair (NER). The CAK-subunit
plays an additional role in cell cycle regulation.
Since the observation that the TFIIH-complex has various functions in the
cell it was an open question how the TFIIH-complex is translocated from the
site of active transcription to a DNA lesion through the densly packed
nucleoplasm. During my PhD I found that the TFIIHcomplex dissociates in response
to UV-Irradiation. The CAK-subunit splits off from the TFIIH-Core as a trimeric
complex within minutes after UV-irradiation in a dose dependent manner. The
dissociation takes place merely in metabolic active cells, but active
transcription is not necessary. The TFIIH-complex divides in response to UVC-,
UVB- and also UVARadiation and after oxidative stress. In contrast only a minor
dissociation of TFIIH was detectable after application of a high dose of γ-Radiation. After incubation of cells with cisplatin no
dissociation of TFIIH takes place. The UV-induced dissociation of the
TFIIHcomplex was observed in different cell lines thus representing a general
mechanism. Interestingly, there was no dissociation of the TFIIH-subunits after
UV-irradiation in NERdeficient cells expressing a non-functional XPC-protein,
while it takes place in NER-deficient cells with mutated XPA-, XPD- or
CS-proteins. The ability to dissociate could be restored by transfection of a
cDNA coding for the XPC-gene in the XPC-deficient cell line what exhibits the
importance of the XPC-protein during that process. Because the XPC-protein only
takes part in the GGR this observation leads to the suspicion that the
dissociation of the TFIIHcomplex could be of special importance for the GGR. Maybe
the dissociation of the complex avoids sterical barriers and allows the
translocation of the essential NER-components to the DNA-damage.