# Genotoxicity and Repair of Tobacco-Specific Nitrosamine DNA Adducts

> **NIH NIH R01** · PENNSYLVANIA STATE UNIV HERSHEY MED CTR · 2021 · $496,780

## Abstract

Project Summary 
Translesion DNA synthesis (TLS) polymerases are critical to cell survival by replacing high fidelity polymerases 
during roadblocks that occur during DNA repair and replication. One difficulty in elucidating the multiple roles of 
these polymerases is that it is impossible to identify which polymerase is active in a specific situation.  Here we 
propose a chemical biology approach in which we can measure the activity of DNA polymerase kappa.  We 
have designed and synthesized N2-­benzyl-­2′-­deoxyguanosine and analogs that are highly select toward pol 
kappa.  We have previously shown that in vitro, N2-­benzyl-­GTP reacts with pol κ 105-­fold more efficiently than 
pol eta, iota, beta, nu, and delta, and in cells, the incorporation of N2-­4-­ethynylbenzyl-­dG into the DNA is 
dependent on pol kappa.  With this tool we will examine the multiple roles of pol kappa in two following specific 
aims:  (1) Determine the role of pol kappa in NER, and  (2) determine the role pol kappa plays during S-­phase.  
In aim 1, we will examine the NER activity of pol kappa with respect to DNA damage, protein-­protein 
interactions, and the location of the activity in the genome.  In aim 2 we will examine pol kappa activity in S-­
phase with respect to bypassing DNA damage and replication of non-­B DNA sequences.  In particular we will 
examine the polymerase switch mechanisms at the replication fork, the role of protein-­protein interactions in 
activation of pol kappa activity, and the location of pol kappa activity in the genome.  Similar techniques will be 
employed in the two aims. (i)  Activity assays will be performed utilizing N2-­4-­ethynylbenzyl-­dG and Click 
Chemistry to attach a fluorophore.  The activity will be analyzed by fluorescence microscopy to examine 
nuclear/cytoplasmic localization of 4-­ethynylbenzyl-­dG, while flow cytometry will be used to examine cell-­cycle 
activity. (ii)  These two techniques will be combined with mutant-­inactive-­proteins to determine the critical 
proteins and interactions involved in the activity. (iii)  iPOND-­like experiments will be performed to identify 
proteins associated with the activity in an unbiased manner. (iv)  DNA strand fiber assays will be employed to 
distinguish between the polymerase switch mechanism and post-­gap repair during S-­phase.  (v) Next 
generation sequencing will be utilized to probe the genomic identity of the activity.   This proposal is very 
innovative in creating a new method by which scientists will be able to examine the activity of a single DNA 
polymerase in a cell.  
PUBLIC HEALTH RELEVANCE.  Differences in activity of DNA polymerase have a major impact on the ability 
of an individual to respond to DNA damaging agents.  This methodology may be used in identifying the 
susceptibility of individual or organs to carcinogens and the efficacy of DNA damaging chemotherapeutic 
agents.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10168533
- **Project number:** 5R01ES021762-09
- **Recipient organization:** PENNSYLVANIA STATE UNIV HERSHEY MED CTR
- **Principal Investigator:** Thomas E Spratt
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $496,780
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2012-07-20 → 2023-05-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10168533

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10168533, Genotoxicity and Repair of Tobacco-Specific Nitrosamine DNA Adducts (5R01ES021762-09). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10168533. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*