Interakce telomerového proteinu TRF2 a neuronového transkripčního faktoru REST

Bc. Klára Schichelová

Master's thesis

Interactions of telomeric protein TRF2 and neuron transcription factor REST

Abstract:

DNA je základní nositelkou genetické informace a u většiny eukaryotických organismů je DNA uchována ve formě lineárních chromozomů, které jsou umístěny v buněčných jádrech. Chromozomové konce se nazývají telomery. Telomery jsou velmi speciální a vysoce organizované nukleoproteinové komplexy chránící konce chomozomů před buněčnými opravnými procesy, nukleolytickou degradací a nechtěnou fúzí sesterských chromatid. Během každého replikačního cyklu jsou telomery zkracovány. Telomeráza, RNA-závislá DNA polymeráza, umí zvrátit koncový replikační problém přidáváním nukleotidů ke koncům telomer. Protein TRF2 hraje rozhodující roli v regulaci aktivity telomerázy. TRF2 vytváří lasovité struktury na telomerách. Tyto struktury zabraňují přístupu telomerázy a dalších proteinů k telomerové DNA. TRF2 se také účastní procesu rakovinotvorného zvrhnutí. TRF2 podporuje rakovinotvorné bujení mimo jiné tím, že stabilizuje transkripční faktor REST. REST je represor exprese více než stovky genů, zvláště pak nervových. REST udržuje nervové buňky v dormálním stavu. Při nekontrolovaném vývoji se REST může změnit na onkogen. Popis TRF2 – REST interakce může být využit k selektivnímu zastavení kancerogeneze v buňkách glioblastomu. Tato práce se zabývá identifikací regionů zodpovědných za TRF2-REST interakci. Zkrácené verze obou proteinů byly navrženy, naklonovány a exprimovány v E. coli. Purifikované proteiny byly použity ke kvalitativním “pull down” a EMSA experimentům s následnou kvantitativní analýzou vazby za použití fluorescenční spektroskopie, aby mohly být vymezeny interakční oblasti a určena jejich vazebná afinita.

Abstract:

DNA is the basic carrier of genetic information and in majority of eukaryotic organisms. DNA is stored in the form of linear chromosomes, which are located in nucleus of cells. Chromosome ends are called telomeres. Telomeres are highly organised nucleoprotein complexes protecting chromosome ends from undesirable DNA repair processes, nucleolytic degradation and unwanted fusion of sister chromatids. Telomeres shorten during each replication cycle. Telomerase is RNA-dependent DNA polymerase that can reverse DNA shortening by adding repetitive DNA sequences to telomere ends. TRF2 plays a crucial role in regulation of telomerase activity. TRF2 forms lariat structures on telomeres. These structures prevent access of telomerase and other enzymes. TRF2 participates also in tumor transformation. TRF2 supports cancer transformation of neuronal cells by stabilization of transcription factor REST. REST is repressor of expression of more than one hundred genes, especially neuronal genes. It maintains neuronal cell in dormant state. Dering uncontrolled cell development REST can to turn to an oncogene. The description of TRF2-REST interaction might lead to an innovative approach how to stop selectively cancerogenesis in glioblastoma cells. This thesis focuses on identification of the regions responsible for TRF2 – REST interaction. Truncated versions of both proteins were designed, cloned and express in E. coli. To determine the interacting regions and to measure their binding affinity, we carried out qualitative pull down and EMSA experiments on the one hand and quantitative binding assay using fluorescent spectroscopy on the other hand.

Keywords

DNA, telomera, shelterin, protein TRF2, nervový transkripční faktor REST, netelomerové interakce, interakční doména, telomere, neuron transcription factor REST, non-telomeric interactions, interacting domain

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2017
• Supervisor: doc. Mgr. Ctirad Hofr, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry