Das Erbgut ist ständig Umweltbelastungen z.B. ultravioletter Strahlung ausgesetzt, die zu dessen Schädigung führen. Wie Zellen die DNA-Synthese entlang dieser Schäden erwirken war lange unbekannt. Erst kürzlich wurde entdeckt, dass spezialisierte, vorher nicht bekannte DNA-Polymerasen an der Bypass-Synthese beteiligt sind. Diese Enzyme sind z.B. im Menschen an der Unterdrückung oder Entstehung von Hautkrebs beteiligt. Trotz intensiver Untersuchungen sind die mechanistischen Grundlagen für die Befähigung einzelner DNA-Polymerasen und die Unzulänglichkeit anderer DNA-Polymerasen zur Katalyse der Bypass-Synthese nicht verstanden. Das Ziel dieses Projekts ist, fundamental neue Einblicke in die Prozesse der unterschiedlichen Substrattoleranz von DNA-Polymerasen zu erhalten. Dazu werden wir eine DNA-Polymerase, die keine Bypass-Aktivität aufweist (Thermus aquaticus DNA-Polymerase) in ein Bypass-Enzym überführen. Ferner wird ein Bypass-Enzym (Sulfolobus solfataricus P2 DNA-Polymerase IV) so verändert, dass keine Bypass-Aktivität mehr besteht, ungeschädigte DNA aber repliziert wird. Dazu werden Enzym-Varianten durch Mutagenese generiert und nach neuen Eigenschaften im Hochdurchsatz durchmustert. Funktioneller und struktureller Vergleich der Varianten mit den Wildtypen liefert die Grundlage zum Verständnis der unterschiedlichen Substrattoleranz.
