In dieser Arbeit wurde die DSB-Reparatur von Wildtyp-Zellen und Zellen, die Defizienzen für bestimmte Reparaturproteine aufweisen, in der G1- und G2-Phase analysiert. Dafür wurde die γH2AX-Immunfluoreszenzmikroskopie verwendet, die erlaubt DSBs nach geringen Dosen ionisierender Strahlung sichtbar zu machen. Diese γH2AX-Analyse, kombiniert mit Zellzyklusmarker hat ermöglicht, das Reparaturverhalten in zwei verchiedenen Zellzyklusphasen innerhalb der Zellpopulation zu studieren und zu vergleichen. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der DSB-Reparaturanalyse von ATM-, Artemis-, MDC-1- und 53BP1-defizienten Zellen. Beide Proteine ATM und Artemis wurden als Faktoren des NHEJ-Reparaturwegs beschrieben, da sie in konfluenten Zellen (G0-Zellen) einen kleinen und identischen Reparaturweg aufweisen. Sie werden nur bei 10–15 % aller durch ionisierende Strahlung erzeugten DSBs benötigt (Riballo et al., 2004). Es stellte sich nun die Frage, inwieweit der ATM- und Artemis-abhängige Reparaturweg eine Rolle in aktiv proliferierenden Zellen spielt. ATM und Artemis zeigen in der G1- und G2-Phase einen kleinen und ähnlichen Reparaturdefekt. Etwa 15 % der DSBs bleiben im Vergleich zu WT-Zellen unrepariert. Die doppelte Depletion von ATM und Artemis in HeLa-Zellen mittels siRNA bewirkt, sowohl in der G1- als auch G2-Phase, keine Verdoppelung des Reparaturdefekts, verglichen zu den einzelnen ATM- und Artemis-Depletionen. Dies zeigt, dass ATM und Artemis in beiden Zellzyklusphasen im gleichen Reparaturweg wirken. Interessanterweise zeigen MDC-1- und 53BP1-defizienten Zellen einen ähnlichen Reparaturdefekt wie ATM- und Artemis-defiziente Zellen in der G1- und G2-Phase. Epistasis Studien mit dem ATM-Inhibitor zeigen, dass MDC-1 und 53BP1 an dem ATM-abhängigen Reparaturweg in der G1- und G2-Phase beteiligt sind. Diese Ergebnisse beweisen, dass MDC-1 und 53BP1 Komponente des NHEJ in der G1-Phase sind. Erstaunlicherweise entspricht der ATM-, Artemis-, MDC-1- und 53BP1-Reparaturdefekt demjenige, der in HR-Mutanten beobachtet wurde. Dies warf die Frage auf, ob ATM, Artemis, MDC-1 und 53BP1 in der G2-Phase ebenfalls dem NHEJ-Reparaturweg zugehören, oder möglicherweise eine Funktion in der HR erfüllen. Um diese Frage näher zu untersuchen, wurden ATM und DNA-PKcs in HR-defizienten Zellen inhibiert. Beide Inhibitionen verursachen einen Reparaturdefekt in der G1-Phase in HR-defizienten Zellen. Dagegen verursacht nur die Inhibition des DNA-PKcs eine Erhöhung des HR-Reparaturdefekts in der G2-Phase. Die Inhibition von ATM hat keinen Einfluss auf das Reparaturverhalten von HR-Mutanten in der G2-Phase. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ATM und HR-Proteine an der gleichen Reparaturweg in der G2-Phase beteiligt sind. Dies läßt vermuten, dass ATM womöglich eine Rolle in der HR spielt. Unterstützt wurde diese Hypothese durch die Inhibition von ATM und DNA-PKcs in NHEJ-defizienten Zellen. Während Defizienzen in ATM und DNA-PKcs zu keiner weiteren Erhöhung des NHEJ-Reparaturdefekts in der G1-Phase führt, ist in G2-Zellen eine Erhöhung des NHEJ-Reparaturdefekts bei der ATM-, nicht aber bei der DNA-PKcs-Inhibition zu erkennen. Dadurch scheint ATM zwei unterschiedliche Funktionen in der DSB-Reparatur zu übernehmen, die abhängig von der Zellzyklusphase sind. Eine direkte Beteiligung von Artemis, 53BP1 und MDC-1 an der HR wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht nachgewiesen. Da diese Proteine an dem ATM-abhängigen Reparaturweg in der G2-Phase beteiligt sind, ist es durchaus vorstellbar, dass sie auch in der G2-Phase Komponente der HR sind. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigte sich mit der DSB-Reparaturanalyse von NHEJ (Nicht-Homologe End-Joining)- und HR (Homologe Rekombination)-Mutanten. Erwartungsgemäß zeigen NHEJ-Mutanten einen starken Reparaturdefekt in der G1-Phase, wo NHEJ der Hauptreparaturweg ist. Erstaunlicherweise zeigen diese Mutanten auch einen starken Reparaturdefekt in der G2-Phase, wo die HR doch als alternativer Reparaturweg neben NHEJ zur Verfügung steht. Mehr als 50 % der DSBs bleiben innerhalb der ersten 4 h nach Bestrahlung in der G1- und G2-Phase bei NHEJ-Mutanten unrepariert. Dementsprechend zeigen HR-Mutanten einen weitaus geringeren Reparaturdefekt als NHEJ-Mutanten in der G2-Phase. Dieser Defekt wird erst ab 4 h nach Bestrahlung zunehmend sichtbar. Nur 15 % der DSBs bleiben innerhalb der letzten vier Stunden nach Bestrahlung erhalten. Erwartungsgemäß zeigen HR-Mutanten ein ähnliches Reparaturverhalten wie WT-Zellen in der G1-Phase, da sie über ein funktionelles NHEJ verfügen. Diese Ergebnisse beweisen, dass NHEJ ein schneller Reparaturprozess ist, und für die Mehrheit der DSBs in der G1- und G2-Phase benötigt wird. Dagegen läuft die HR eher langsam und wird nur für eine Untermenge an DSBs benötigt. Anschließend wurde die DSB-Reparatur von verschiedenen NHEJ/HR-Doppelmutanten analysiert. Die Ergebnisse sind teilweise widersprüchlich. Während Defizienzen in beiden Hauptreparaturwegen in einigen Doppelmutanten zu einem Reparaturdefekt führt, der sich aus den einzelnen NHEJ- und HR-Defekten in der G2-Phase zusammenaddiert, ist es bei anderen Mutanten nicht der Fall gewesen. Stattdessen weisen diese Doppelmutanten ein ähnliches Reparaturverhalten wie NHEJ-Mutanten in der G2-Phase auf, als ob die zusätzliche Inaktivierung der HR keinen Einfluss hätte. Aufgrunddessen konnte in dieser Arbeit nicht eindeutig demonstriert werden, dass NHEJ und HR in der G2-Phase additiv sind. Zukünftige Experimente sollen durchgeführt werden, um die Funktion von ATM und ATM-Epistasisproteine in der HR näher zu charakterisieren. Außerdem sollten die Mechanismen geklärt werden, die für die Wahl des Reparaturwegs in der G2-Phase entscheidend sind.