Endonuklease ZRANB3

Die eukaryotische Zelle besitzt ein großes Ensemble an unterschiedlichen Reparaturmechanismen für DNA-Schäden (siehe DNA-Reparatur). Trotzdem können diese auch unentdeckt bleiben. Trifft während der Replikation eine Polymerase auf ein modifizertes Nukleotid, kommt es zum kompletten Halt des Replisoms. Die Zelle kann dieses Hindernis entweder durch die Rekrutierung von fehleranfälligen Transläsionspolymerasen, oder durch Aktivierung des fehlerfreien Template-Switching-Mechanismus überwinden. Der Ubiquitinierungsstatus von PCNA übt hier eine Schalterfunktion zwischen beiden aus.

ZRANB3 wird beim Menschen durch das gleichnamige Gen ZRANB3 kodiert. Es befindet sich auf Chromosom 2 an Genlokus q21.3. Es besteht aus 25 Exons.

ZRANB3 ist eine strukturspezifische Endonuklease und gehört zur heterogenen Familie der SNF2-ATPasen. Diese Gruppe von Enzymen ist dadurch gekennzeichnet, dass sie zwar die Struktur einer Helikase besitzen, jedoch nicht die klassische Funktion einer Helikase ausüben, sondern als Translokase agieren. Die für die DNA-Reparatur wichtige Funktion der Endonuklease liegt auf der HNH-Domäne, die sich am C-Terminus befindet. Diese Aktivität ist mit der Hydrolyse von ATP gekoppelt. Die Bindung an PCNA erfolgt über ein PCNA-interacting protein Motiv (PIP-Box)

ZRANB3 ist auch während der ungestörten Replikation an der Replikationsgabel lokalisert und kann auch direkt mit der replikativen Helikase MCM interagieren. Kommt es jedoch zu replikativem Stress, wird sie spezifisch an den Ort der Beschädigung rekrutiert.^[1]Die Rekrutierung wird durch PCNA vermittelt. PCNA ist während der Replikation mit den Polymerasen verbunden. Bei einem Hindernis kommt es zur Monoubiquitinierung von PCNA durch Rad6 und Rad18, wodurch aber die fehleranfällige Transläsionssynthese starten würde. Eine zusätzliche Polyubiquitinierung an einem Lysin (K63) durch HLTF (Rad5 bei Hefe) vermittelt die fehlerfreie Reparatur durch ZRANB3.

ZRANB3 kann nun zwei Funktionen ausüben. Durch die Endonuklease-Aktivität schneidet es die Vorlage des Leitstrangs ein. Dadurch entsteht ein freies 3'-OH Ende, das durch die DNA-Polymerase verwendet werden kann. Außerdem vermittelt es durch seine Funktion als Translokase den Fork Regression-Mechanismus. Dieser nutzt aus, dass der beschädigungsfreie Strang bereits einen Abschnitt jenseits der Beschädigung synthetisiert hat. ZRANB3 vermittelt die Anlagerung der beiden Stränge.^[2]