Marie Skłodowska-Curie-Postdoktoranden-stipendium für Biswajit Pradhan

Pradhan erforscht zellulären Reparaturservice für DNA-Schäden

Biswajit Pradhan, Postdoktorand in der Gruppe von Eugene Kim am Max-Planck-Institut für Biophysik, erhält eines der begehrten Marie Skłodowska-Curie-Stipendien des hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst. In seinem Projekt untersucht er Proteine des „Reparatur-Notdiensts“, die dabei helfen, schwerwiegende Schäden in unserer DNA zu beseitigen. Seine Erkenntnisse könnten der Entwicklung von neuen medizinischen Therapien gegen genetisch bedingte Funktionsstörungen, Erbkrankheiten oder Krebs dienen.

Text: Katharina Käfer

Die Vermehrung und Evolution von Lebewesen basiert auf der Weitergabe, dem Erhalt und der allmählichen Veränderung genetischer Informationen. In Form von DNA sind die Erbanlagen von Organismen in den Kernen ihrer Zellen gespeichert. Ein DNA-Molekül besteht aus zwei fadenförmigen Strängen, die schraubenförmig ineinander verwunden und in der Mitte miteinander verbunden sind – wie eine verdrehte Strickleiter. Jeder einzelne Strang besteht dabei aus vielen einzelnen Bausteinen, den Nukleotiden. Die Abfolge der Bausteine ergibt einen Code, der als Bauplan für unseren Körper dient. Die Stränge sind komplementär zueinander, d.h. sie ergänzen sich gegenseitig durch ihren chemischen Aufbau und die Abfolge der Bausteine eines Strangs ergibt sich aus dem Code des anderen. Bestimmte Proteine lesen den Code an der DNA ab, um ihn in physische Merkmale und biochemische Prozesse zu übersetzen oder die DNA während der Zellteilung zu duplizieren, damit wir wachsen oder uns fortpflanzen können. So einfach wie das klingt – ablesen und übersetzen, ist es allerdings nicht. Denn fast zwei Meter fadenförmiger DNA-Moleküle müssen in den Zellkern gequetscht werden, der nur wenige Millionstel Meter groß ist. Sie werden deswegen zu sogenannten Chromosomen komprimiert, bei denen die DNA-Schnüre in sich verdrillt vorliegen. Damit der Code abgelesen werden kann, müssen sogenannte SMC-Proteine (SMC von Structural Maintenance of Chromosomes) diesen „Kabelsalat“ daher entwirren und die DNA anschließend neu verpacken. Dabei wird unsere DNA manchmal beschädigt. Aber nicht nur solche mechanischen Einflüsse, auch Erkrankungen oder Strahlung können Schäden hervorrufen.

Am schwerwiegendsten sind dabei Doppelstrangbrüche, bei denen beide komplementären Stränge durchtrennt werden. Damit der gespeicherte genetische Code nicht verloren geht, müssen solche Brüche möglichst schnell repariert werden. Sonst kann das zu Mutationen oder zum Tod der betroffenen Zellen und somit zu ernsten Krankheiten wie Krebs führen. Wie die SMC-Proteine als Notfallhelfer dazu beitragen, DNA-Schäden zu reparieren, wird Biswajit Pradhan im Rahmen seines durch das hessische Ministerium geförderten Projektes erforschen. „Wenn wir verstehen, nach welchem Mechanismus die Reparatur von DNA mit Hilfe der SMC-Proteine erfolgt, kann das in Zukunft helfen, Fehlfunktionen zu identifizieren. Auf dieser Grundlage könnten neue Medikamente entwickelt werden, um diese Fehler zu beheben und die damit verbundenen Erkrankungen zu therapieren“, erklärt Pradhan. Untersuchen wird er den DNA-Reparaturprozess mit einer innovativen Kombination aus hochauflösender Licht- und Elektronenmikroskopie.

Über Biswajit Pradhan

Pradhan studierte am Indian Institute of Technology in Bombay, Indien, und beschäftigte sich während seiner Masterarbeit intensiv mit ultraschneller Spektroskopie. Seine Faszination für DNA wurde während seines Promotionsstudiums in Einzelmolekül-Biophysik an der Universität Leiden in den Niederlanden geweckt, wo er mit der hochauflösenden mikroskopischen Methode DNA-PAINT arbeitete. Dabei wird DNA als Werkzeug genutzt, um eine einzigartige Perspektive auf komplexe Strukturen in der Zelle zu erhaschen. Aufbauend auf seinen umfassenden Mikroskopie-Kenntnissen erforschte er als Postdoc an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden die Mysterien der DNA-Organisation. Am Max-Planck-Institut für Biophysik setzt Pradhan seine erfolgreiche Postdoc-Reise fort und konzentriert sich auf die Frage, welche Rolle die DNA-Organisation im Zellkern bei der Reparatur von DNA-Schäden spielt.

Über das Marie Skłodowska-Curie-Stipendium Hessen gefördert durch das Hessische Ministeriums für Wissenschaft und Kunst

Im Rahmen des erfolgreichen Landesprogrammes Hessen Horizon unterstützt das Marie Skłodowska-Curie-Stipendium Hessen die Karriere talentierter europäischer und internationaler Nachwuchswissenschaftler*innen und ermöglicht ihnen, ihre Projekte in Hessen durchzuführen und so Forschungserfahrung im Ausland zu sammeln. Im Förderzeitraum 2023–2025 fördert das Ministerium für Wissenschaft und Kunst (HMWK) zwei hervorragend evaluierte Forschungsvorhaben von Postdoktoranden an hessischen Hochschulen oder Forschungseinrichtungen. Das Programm unterstreicht damit die Attraktivität des Forschungsstandorts Hessen und trägt dazu bei, exzellente Forschende nach Hessen zu holen und  die Brücke zur notwendigen weiteren Internationalisierung im Bereich Wissenschaft und Forschung zu schlagen.

Weitere Informationen:

Über Hessen Horizon und das Marie Skłodowska-Curie-Stipendium Hessen: 

https://wissenschaft.hessen.de/studieren/internationales/marie-sklodowska-curie-stipendium-hessen