Molekulární mechanismy působení podjednotek komplexu SMC5-6 a jejich homologů

Mgr. Lucie Vondrová, Ph.D.

Doctoral thesis

Molecular mechanisms underlying functions of the SMC5-6 complex subunits and their homologs

Abstract:

SMC5/6 komplex hraje roli v mnoha buněčných procesech důležitých k udržení integrity genomu, zejména v procesech spjatých s replikací a v opravách DNA. Pro správnou funkci komplexu jsou klíčové interakce mezi Smc proteiny, Nse4 kleisinem, který spojuje Smc proteiny v oblasti hlavových domén, a Kite proteiny Nse1 a Nse3, které se vážou na Nse4. Tato dizertační práce analyzuje Smc6-Nse4 rozhraní a zabývá se vlivem Kite proteinů na strukturu komplexu. Získané informace jsou využity pro vytvoření modelu navázání a putování SMC5/6 komplexu po DNA. Zjistili jsme také, že interakce lidského NSE3 proteinu s NSE1 a NSE4 proteiny jsou natolik důležité, že bodová mutace ve vazebné oblasti NSE3 může způsobit těžké onemocnění, nazvané Lung Disease Immunodeficiency and Chromosome Breakage Syndrome. Dále jsme odhalili, že u lidí pravděpodobně došlo k evoluci Nse1 Nse3 Nse4 komplexu do nových trimerických komplexů, které mají role v jiných regulačních procesech, nezávislých na SMC5/6 komplexu. Tato práce přináší nové poznatky jak o dynamice SMC5/6 komplexu a o vazbách proteinů v rámci komplexu, tak i o jeho možné evoluci.

Abstract:

SMC5/6 complex plays a role in many cellular processes important for maintenance of genome stability, especially in replication process and DNA repair. Interactions between Smc proteins, Nse4 kleisin which connects Smc head domains, and Kite proteins Nse1 and Nse3 which bind to Nse4, are crucial for proper function of the complex. This dissertation thesis analyzes the Smc6-Nse4 interface and studies the influence of Kite proteins on the structure of the complex. The information obtained is used to create a model of DNA binding establishment and loop extrusion by the SMC5/6 complex. We also found that the interactions of human NSE3 protein with NSE1 and NSE4 are very important, as a point mutation in the NSE3 binding region can cause severe disease, named Lung Disease Immunodeficiency and Chromosome Breakage Syndrome. Furthermore, we found that in humans the Nse1-Nse3-Nse4 complex probably evolved into new trimeric complexes, that have roles in other regulatory processes, independent of the SMC5/6 complex. This work brings new knowledge about both the dynamics of the SMC5/6 complex and protein-protein interactions within the complex, as well as the possible evolution of the complex.

Keywords

SMC5/6 komplex, Kite proteiny, ATPázový cyklus, vazba DNA, MAGE proteiny, multikomponentní kvasinkový dvojhybridní systém, Nse3, Nse4 kleisin, Smc6, SMC5/6 complex, Kite proteins, ATPase cycle, DNA binding, MAGE proteins, multicomponent yaest two hybrid system

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 11. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 9. 12. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat.
• Reader: RNDr. Karel J. Angelis, CSc., Mgr. Silvia Bágeľová Poláková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Genomics and Proteomics / Genomics and Proteomics