Ziel dieser Arbeit war es, das Zusammenspiel der verschiedenen DSB-Reparaturwege in der G2-Phase des Zellzykluses zu untersuchen. In der G2-Phase werden euchromatische DSBs mit schneller Kinetik über das kanonische NHEJ (c-NHEJ) repariert, während heterochromatische DSBs mit langsamer Kinetik über HR repariert werden. Das c-NHEJ beinhaltet eine sequenzunabhängige Ligation der DSB-Enden. Die HR hingegen ist ein Reparaturweg, bei dem die DSB-Enden erst resektiert werden, um einzelsträngige DNA-Bereiche freizulegen, welche dann im Anschluss in das Schwesterchromatid einwandern und dessen homologe Sequenz als Vorlage für eine fehlerfreie Reparatur verwende wirdt. In Zellen, welche in den HR-Kernfaktoren BRCA2 oder RAD51 defizient sind, verbleiben die resektierten DSBs unrepariert. Dies kann zu genomischer Instabilität, geringerem Zellüberleben bis hin zur Krebsentstehung führen. Die Präsenz einzelsträngiger DNA an sich könnte erklären, warum resektierte DSBs in BRCA2-defizienten Zellen nicht über c-NHEJ reparieren werden, um eine Akkumulation unreparierter DSBs zu verhindern. Es ist allerdings ein alternativer NHEJ (alt-NHEJ)-Reparaturweg beschrieben, welcher Mikrohomologien innerhalb einzelsträngiger DNA nutzen kann, um die resektierten DSB-Enden zu ligieren. Daher wurden diese resektierten DSBs in der G2-Phase von uns genauer untersucht und wir konnten ein Ablösen von ATM an diesen resektierten DSBs beobachten. In der G1-Phase akkumuliert ATM an DSBs und fördert die Reparatur heterochromatischer DSBs durch eine Relaxation des Heterochromatins aufgrund einer Phosphorylierung des Heterochromatin-bildenden Faktors KAP-1. Im Gegensatz zur G1-Phase wird in der G2-Phase ATM benötigt, um die Resektion zu initiieren, während es für spätere Schritte der HR verzichtbar ist. Eine permanente Heterochromatin-Relaxation mit Hilfe einer KAP-1-Depletion oder der Expression einer dauerhaft phosphorylierten Form von KAP-1 erlaubt die Reparatur resektierter DSBs in BRCA2- oder RAD51-defizienten Zellen über das alt-NHEJ. Desweiteren führt eine KAP-1-Depletion in HR-profizienten Zellen ebenfalls zu einem Wechsel von HR zu alt-NHEJ. Wir schlagen ein Modell vor, in dem das Heterochromatin initial relaxiert wird, aber nach einer ausgedehnten Resektion die Heterochromatinstruktur als Folge der ATM-Ablösung vom Chromatin und der darauf folgenden KAP-1-Dephosphorylierung wiederhergestellt wird. Desweiteren wurde der mechanistische Grund für das Ablösen von ATM an resektierten DSBs untersucht. Die Kaskade der ATM-Akkumulierung an DSBs beinhaltet zuerst eine Summary 6 Phosphorylierung von H2AX durch ATM und der Bindung von MDC1 an diese Phosphorylierung. Danach phosphoryliert ATM MDC1, um die Bindung der Ubiquitinligase RNF8 zu erlauben, welche zusammen mit RNF168 die Histone H2A/H2AX und die Demethylase JMJD2A ubiquitiniert. JMJD2A bindet normalerweise an H4K20me2 und wird nach seiner Ubiquitinierung abgebaut. Nach dem Abbau von JMJD2A kann 53BP1 an H4K20me2 binden, was wiederum die Akkumulierung von ATM am DSB fördert. Es konnte gezeigt werden, dass an resektierten Brüchen 53BP1 abgelöst wird und die Aktivität von RNF8/168 verringert ist, während die H2AX-Phoshporylierung und MDC1-Bindung nicht beeinträchtigt ist. Ein Wechsel von einer ATM- zu einer ATR-Aktivität an resektierten DSBs erlaubt weiterhin eine H2AX-Phosphorylierung und MDC1-Bindung. Allerdings kann ATR MDC1 nicht phosphorylieren, wodurch die RNF8/168-Aktivität beeinträchtigt wird. Ohne RNF8/168-Aktivität kann 53BP1 nicht an H4K20me2 binden, um ATM an resektierten DSBs zu akkumulieren. Dies führt zu einer Rekonstitution der Heterochromatinstruktur, welche HR fördert und dadurch die Reparatur über alt-NHEJ verhindert. Es ist bekannt, dass eine Co-Depletion von JMJD2A und JMJD2B die 53BP1-Bindung in RNF8/168 defizienten Zellen erlaubt. Diese Depletion oder das Verwenden einer dauerhaft phosphorylierten Formvon MDC1, was eine RNF8/168-Aktivität an resektierten DSBs ermöglicht, erlaubt die Reparatur heterochromatischer DSBs in BRCA2-defizienten Zellen. Unter diesen Umständen scheinen die Zellen anstatt HR zu verwenden, in alt-NHEJ zu wechseln, ähnlich wie nach einer KAP-1-Depletion. Zusammengefasst unterstützen unsere Ergebnisse ein Modell, in dem die Resektion der wichtigste Schritt des HR-Prozesses ist, welcher die Reparatur heterochromatischer DSBs für HR determiniert und alt-NHEJ ausschließt: nicht die Resektion per se, sondern die Rekonstitution des Heterochromatins als Konsequenz des Ablösens von ATM an resektierten DSBs. ATM wird abgelöst, da ATR nicht in der Lage ist MDC1 zu phosphorylieren, um RNF8/168 zu aktivieren. Vermutlich wird ohne RNF8/168-Aktivität JMJD2A das gebundene 53BP1 an resektierten DSBs ersetzen. Ohne diese 53BP1-Bindung wird ATM abgelöst und die Heterochromatinstruktur wiederhergestellt.