Programmreport 2012 - DORIS - Bundesamt für Strahlenschutz

Thema
3D/4D Architektur von chromosomalen Bruchpunktregionen in Zellkernen nach Bestrahlung von
Normalzellen und Tumorzellen
Subject
3D/4D architecture of chromosomal break point regions in nuclei after radiation exposure of normal
and cancer cells
Kennzeichen
3610S30015
Beginn
01.10.2010
Ende
30.09.2013
Fördermittel
EUR 1.182.385,-
Forschungs- / Auftragnehmer
Ruprecht-Karls-Universität, Kirchhoff-Institut für Physik, Heidelberg (in Kooperation mit: Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität,
Klinik und Poliklinik für Strahlentherapie und Radioonkologie, München; Universität
der Bundeswehr, Angewandte Physik und Messtechnik, München; Technische Universität,
Fachbereich Zoologie, Strahlenbiologie und DNA Reparatur, Darmstadt; Helmholtz Zentrum München,
Institut für Strahlenschutz, München)
TB 03
Projektleitung
Prof. Dr. M. Hausmann
Fachbetreuung BfS
Dr. U. Kulka / AG-SG 1.1
verantwortlich für den Text
Prof. Dr. M. Hausmann, Prof.
Cremer, PD Dr. Friedl, Prof. Dollinger,
Prof. Löbrich, Dr. Friedland
1. ZIELSETZUNG
Ziel des Gesamtprojektes ist es, ein durch experimentelle Daten von Chromatin abgesichertes, mechanistisches
Modell der Strahlenwirkung zu entwickeln und zu verfeinern, das zur Abschätzung der karzinogenen
Wirkung niedriger Strahlendosen beiträgt. Im Rahmen der Kooperationsgemeinschaft sollen hierzu insbesondere
Mechanismen der Induktion und Reparatur von Doppelstrangbrüchen (DSB) auf der Ebene struktureller
Veränderungen von Chromatinregionen experimentell mittels 3D-Fluoreszenzmikroskopie und neu entwickelten
Verfahren der molekularen Lokalisationsmikroskopie („Spectral Position Determination Microscopy“,
SPDM), bzw. theoretisch mit Hilfe von Computersimulationsmodellen erforscht werden. Für die experimentelle
Charakterisierung der Zeitkonstanten (4D) bei der Reparatur von DNA (Desoxyribonukleinsäure)-DSB wird
besonderes Gewicht auf die Prozessdynamik bei niedrigen Strahlendosen sowie auf die Abhängigkeit von der
Lokalisation im Genom gelegt. Es soll untersucht werden, ob die Wahl des benutzten Reparaturwegs vom Genomort
des Bruchs abhängt und welche zellulären Reparaturfaktoren abhängig vom Bruchort beim Reparaturvorgang
eine Rolle spielen.
2. EINZELZIELSETZUNG
2.1 VERFEINERUNG DES SCD-MODELLS UND MODELLIERUNG VON CHROMOSOMALEN
BRÜCHEN IN ZELLKERNEN NACH BESTRAHLUNG
Das SCD (Spherical 1-Mbp Chromatin Domain)-Modell wird durch ein bandenabhängiges Volumenmaß erweitert,
welches die unterschiedliche Packungsdichte der DNA in Hetero- und Euchromatin repräsentiert. Im
Programmpaket PARTRAC soll der Einfluss von hetero- und euchromatischen Regionen im Zellkern auf die
Entstehung und Prozessierung von DNA-Schäden sowie Chromosomenaberrationen (CA) modellmäßig erfasst
werden. Dabei sollen insbesondere der Aufbau von CA und dessen zeitliche Entwicklung detailliert charakterisiert
werden.
2.2 BEWEGLICHKEIT UND FEINSTRUKTUR VON SCHADENSINDUZIERTEN FOCI
Die Beweglichkeit von strahleninduzierten Foci als Marker für geschädigte Chromatinbereiche soll in Abhängigkeit
vom linearen Energietransfer (LET) und genetischen Faktoren untersucht werden. Damit ergibt sich
die Möglichkeit, Modelle zur Bildung von genetischen Defekten, z. B. der Erzeugung unterschiedlicher Chromosomenaberationen,
zu testen und weiterzuentwickeln. Des Weiteren soll die Feinstruktur strahleninduzierter
Foci nach Modulation der Focibestandteile u. a. in Abhängigkeit des LET auf Größenskalen unter dem
Beugungslimit durch Lokalisationsmikroskopie untersucht werden.
136 Statusberichte TB 03: Strahlenbiologie - Wirkung von ionisierender Strahlung, Strahlenempfindlichkeit