Die Integrität der DNA wird durch verschiedene Einflüsse, wie zytotoxische Chemikalien, Strahlung oder Stoffwechselreaktionen, ständig gefährdet. Zu den induzierten DNA-Schäden gehören auch äußerst schädliche DNA-Doppelstrangbrüche (DSBs). Die beschädigte DNA muss korrekt repariert werden, um einen Stabilitätsverlust des Genoms zu verhindern, welcher zu Krankheiten wie Krebs führen kann. Posttranslationale Modifikationen (PTMs) wie Phosphorylierung, Ubiquitinierung oder Acetylierung sind essentiell für das Zusammenspiel verschiedener DNA-Schadensreaktionen und -Reparaturmechanismen. Jüngste Studien zeigten, dass O-GlcNAcylierung an der DNA-Schadensantwort beteiligt ist. Viele zelluläre Proteine tragen diese reversible und dynamische PTM, die sensitiv auf die Nährstoffzufuhr reagiert. Die O-GlcNAcylierung von Proteinen erfolgt an den Aminosäureresten der Aminosäuren Serin oder Threonin. Da diese Aminosäuren häufig auch Ziel einer Phosphorylierung sind, geht man davon aus, dass O-GlcNAcylierung und Phosphorylierung konkurrieren. Ziel der Studie war es, verschiedene Aspekte der regulatorischen Rolle der O-GlcNAcylierung auf die DNA-Schadensantwort in Abhängigkeit von Schadenskomplexität und Zellzyklusphase zu untersuchen. Um das zelluläre O-GlcNAcylierungsniveau zu ändern, wurden O-GlcNAc-Transferase (OGT)- und O-GlcNAcase (OGA)-Inhibitoren verwendet. DNA-Schäden unterschiedlicher Komplexität wurden in verschiedenen humanen Zelllinien durch Bestrahlung mit Niedrig- (Röntgen) oder Hoch-LET-Strahlung (C-, Fe- und He-Ionen) induziert. Mit verschiedenen Techniken, wie dem γH2AX-Foci-Assay, Lebendzellmikroskopie, Fluorescence-Lifetime-Mikroskopie (FLIM), Westernblot-Analyse und Protein-Immunopräzipitation, wurde nach Bestrahlung die Verknüpfung von DSBs, die Rekrutierung von NBS1 an DNA-Schäden, der Chromatinstatus sowie die O-GlcNAcylierung Reparatur-relevanter Proteine untersucht. Zunächst wurde die Induktion von O-GlcNAcylierung an strahlungsinduzierten DSBs mit Hilfe einer Fluoreszenz-Kolokalisationsanalyse von 53BP1 und O-GlcNAc untersucht. Diese zeigte eine strahlungsinduzierte Zunahme der O-GlcNAcylierung innerhalb des Kernkompartiments nach Röntgen- oder Schwerionenbestrahlung; eine spezifische O-GlcNAcylierung an DSB-Stellen wurde jedoch nur nach Schwerionenbestrahlung beobachtet. Der Einfluss der O-GlcNAcylierung auf die DSB-Reparatur wurde nach Röntgenbestrahlung und Bestrahlung mit geladenen Teilchen untersucht. Es zeigte sich, dass die O-GlcNAcylierung die DSB-Reparatur unabhängig von der DNA-Schadenskomplexität begünstigt. Die Steigerung der DSB-Reparatur erfolgt durch Stimulation der homologen Rekombination (HR) und möglicherweise eines zusätzlichen Reparaturmechanismus; auf diesen wiesen Untersuchungsergebnisse der Reparatur von strahlungsinduzierten DSBs in Abhängigkeit eines siRNA-vermittelten Knockdowns des HR-Faktors RAD51 und gleichzeitiger Modulation der O-GlcNAcylierung hin. Experimente mit lebenden Zellen legten nahe, dass Hemmung von OGT die Rekrutierung von NBS1 an röntgeninduzierten DSBs stört. Im Rahmen dieser Arbeit wurde bestätigt, dass MDC1 durch O-GlcNAcylierung modifiziert wird, und gezeigt, dass die HR-Faktoren CtIP und BRCA1 strahlungsabhängig durch O-GlcNAcylierung moduliert werden. OGT und OGA regulieren auch die Kompaktheit des Chromatins, von der man ausgeht, dass sie ein wichtiger Faktor für die Wahl des DSB-Reparaturwegs ist. Zusammenfassend zeigten die Daten mehrere Rollen der O-GlcNAcylierung bei der Reparatur von strahlungsinduzierten DSBs auf, woraus zu schließen ist, dass diese PTM relevant ist, um die genomische Stabilität aufrechtzuerhalten.