Roles of DDR proteins at G4 structures: Genome stability and beyond

Mgr. Michaela Bednářová Pospíšilová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Tato disertační práce se zaměřuje na studium interakcí mezi proteiny odpovědi na poškození DNA (DNA damage response, DDR) a G4 strukturami, které představují alternativní sekundární struktury DNA. Tyto struktury vznikají v genomových oblastech bohatých na guaniny. V lidském genomu bylo identifikováno více než 700 000 sekvencí s potenciálem vytvářet G4 struktury, přičemž jejich rozložení není rovnoměrné a silně koreluje s navrhovanými funkcemi v regulaci řady klíčových buněčných procesů. Proteiny DDR jsou tradičně spojovány především s udržováním stability genomu. Nedávné studie však ukázaly jejich zapojení i v dalších fundamentálních procesech v buňce. Vzhledem k tomu, že mnohé z těchto procesů se významně překrývají s procesy regulovanými G4 strukturami, tato práce zkoumá, zda jsou DDR proteiny schopny přímo vázat G4 struktury a zda vzniklé komplexy mohou přispívat nejen k zachování genomové stability, ale také k regulaci dalších buněčných procesů.

Abstract:

This dissertation thesis investigates the interaction between DNA damage response (DDR) proteins and G4 structures, alternative DNA secondary structures that fold within guanine-rich regions of the genome. More than 700,000 potential G4‑forming sequences have been identified in the human genome, and their distribution is highly non‑uniform. Their genomic localisation strongly correlates with proposed regulatory functions in a wide range of key cellular processes. DDR proteins are traditionally known for their crucial roles in maintaining genomic stability. However, recent studies revealed their involvement in additional fundamental pathways. Given that many of these processes overlap with those regulated by G4 structures, this thesis examines whether DDR proteins can directly bind to G4s and whether resulting complexes may contribute not only to genome stability maintenance but also to other cellular processes.

Keywords

Kvadruplex, Replikace, Udržování délky telomer, Oprava dvouřetězcových zlomů na DNA, Zastavení replikační vidlice, Quadruplexes, Replication, Telomeres maintenance, Double strand break repair, Replication fork stalling

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2026

Thesis defence

• Date of defence: 3. 7. 2026
• Supervisor: doc. Mgr. Lumír Krejčí, Ph.D.
• Reader: Prof. Dr. Joao Matos, Prof. Vincenzo Costanzo, MD, PhD

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Biomedical sciences / Biochemistry and Molecular Biology