Die Entwicklung von Säugetieren beginnt in der Zygote. Hier findet eine regulierte Massenvermehrung von Zellen statt, um einen lebenden Organismus zu erschaffen. Eine effiziente Zellexpansion hängt jedoch von mehreren Mechanismen ab, zu denen auch die Erhaltung der genomischen Integrität gehört. DNA-Schäden können aus endogenen und exogenen Quellen stammen und die Zellen sind auf die Nutzung spezifischer Reparaturwege angewiesen, um einen genotoxischen Schaden zu beheben. Einzelstrangbrüche, Doppelstrangbrüche (DSB), Basenfehlanpassungen und sperrige Addukte sind verschiedene DNA-Schäden die auftreten können. DSBs stellen eine der gefährlichsten Läsionen dar, denen eine Zelle begegnen kann. Wenn ein DSB nicht oder falsch repariert wird, sind die genomische Stabilität und die Lebensfähigkeit der Zelle gefährdet. Für die Reparatur von DSBs in eukaryontischen Zellen stehen zwei primäre Mechanismen zur Verfügung, wobei die Wahl des Weges von verschiedenen Faktoren, einschließlich der Zellzyklusphase, abhängt. Der erste ist das Nicht-homologe endjoining (NHEJ), das während des gesamten Zellzyklus und in G0 zur Verfügung steht. Der zweite Weg, die homologe Rekombination (HR), bietet einen Mechanismus zur fehlerfreien Reparatur mit hoher Zuverlässigkeit, steht abernur in den Phasen S und G2 zur Verfügung, da für die DNA-Synthese eine zweite homologe Sequenz, in der Regel das Schwesterchromatid, erforderlich ist. In den späteren Schritten der HR werden nach einem Prozess, der als Resektion bezeichnet wird, zwei einzelsträngige DNA-Stränge (ssDNA) mit einem Protein namens RAD51 beschichtet. Dies ermöglicht eine Homologiesuche, um die homologe DNA-Sequenz auf dem Schwesterchromatid zu finden. RAD51 wird durch das Reparaturprotein RAD54 entfernt, so dass die DNA-Synthese fortgesetzt werden kann, was zum Abschluss der Reparatur führt. In den letzten 30 Jahren wurden eine Vielzahl von Studien zu den Mechanismen der HR veröffentlicht. Eine wichtige Veröffentlichung definiert die Regulierung von RAD54 in einem menschlichen in-vitro Modellsystem. Spies et al. (2016) beschreiben, wie die Kinase NEK1 RAD54 spezifisch in der G2-Phase phosphoryliert, wodurch RAD54 aktiviert wird, um RAD51 von ssDNA zu entfernen. Durch die Verwendung von phospho-mimischen und phospho-mutanten RAD54-Zellsystemen fanden Spies et al. heraus, dass die vorzeitige Phosphorylierung von RAD54 in der S-Phase zu einer frühen Entfernung von RAD51 von der ssDNA führt, was eine Degradierung der Replikationsgabel und einen Reparaturdefekt zur Folge hat und somit die Bedeutung des Zeitpunkts der Regulierung hervorhebt. Aber ist NEK1 auch für die Regulierung von RAD54 in vivo verantwortlich? In dieser Studie wird die Rolle von NEK1 in vivo untersucht, wobei Knockout-Mausstämme von Nek1 und Rad54 verwendet werden. Da die HR sehr wichtig ist und während der frühen Embryonalentwicklung stark genutzt wird, wurden die Experimente an embryonalen, neonatalen und juvenilen Mäusen durchgeführt. Durch eine neuartige in-vivo Immunfluoreszenzfärbung (IF) konnte die HR-Reparatur parallel zur Zellzyklusprogression visualisiert werden und DSBs, die nach ionisierender Strahlung (IR) eine HR durchlaufen, quantifiziert werden. Im Anschluss wurden Organe des zentralen Nervensystems (ZNS) und des Dünndarms ausgewertet. Somit konnte die DNA-Reparatur in verschiedenen Geweben und Entwicklungsstadien nach IR untersucht werden. Der Verlust von RAD54 führt zu einem HR-Reparaturdefekt nach IR in allen untersuchten Mausgeweben. Das Ausmaß des Defekts variiert jedoch gewebeabhängig. Die quantitative Analyse der unbestrahlten Rad54-/- Mäuse zeigte eine mögliche Rolle von RAD54 bei der Replikation, die Gewebs- und Entwicklungsspezifisch zu sein scheint. Interessanterweise ändert sich die Rolle von NEK1 während der Entwicklung, wobei ein HR-Reparaturdefekt nur im jugendlichen Entwicklungsstadium auftritt. Die Visualisierung der IF Färbungen bestätigte diese Veränderung der Rolle von NEK1 im Laufe der Entwicklung, wobei NEK1 in den früheren Stadien im Zytoplasma lokalisiert ist, während es im juvenilen Entwicklungsstadium in den Zellkern wandert. Nek1-/- Mäuse entwickeln auch einen später einsetzenden Phänotyp, einschließlich einer Wachstumsverzögerung, die nur zwischen dem neonatalen und dem juvenilen Stadium zu beobachten ist. Zusamengefasst deuten diese Ergebnisse auf eine differenzierte Rolle von NEK1 während der Entwicklung hin.