Einzelmolekülstudien zur linearen Diffusion von sequenzspezifischen Endonukleasen

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Proteine, die spezifische Sequenzen auf der DNA im hohen Überschuss unspezifischer Sequenzen erkennen müssen, sind meist auf besondere Mechanismen angewiesen, um diese ausreichend schnell, entsprechend den biologischen Anforderungen, zu finden. Für diese sogenannte erleichterte Diffusion wird der 3D-Suchprozess durch eine 1D-Komponente ergänzt, bei dem das Protein über weite Strecken im Kontakt mit der DNA bleibt. Untersuchungen zum Mechanismus der erleichterte Diffusion wurden in der Vergangenheit überwiegend durch konventionelle kinetische Analysen durchgeführt, die aber einige zentrale Fragen nicht klären konnten. Insbesondere blieb unklar, zu welchen Anteilen sliding, hopping oder jumping zu dem Suchprozess beitragen, ob das Protein beim sliding der helikalen Struktur der DNA folgt, ob sliding kontinuierlich, d.h. ohne Pausen, abläuft, und schließlich, wieweit es durch die besondere Struktur der Proteine unterstützt wird. Wir beabsichtigen, in enger Kooperation mit einer Pariser Arbeitsgruppe Details des Mechanismus der 1D-Diffusion von verschiedenen Restriktionsenzymen und anderen spezifisch mit DNA interagierenden Enzymen mit Hilfe von Einzelmolekülmessungen zur direkten Visualisierung des Suchprozesses zu untersuchen und die Ergebnisse mit der biologischen Funktion dieser Enzyme zu korrelieren.