Vývoj systému pro in vivo analýzu dynamiky a oprav toxických DNA-proteinových vazeb u huseníčku rolního

Jaroslav FIĽO

Bachelor's thesis

Development of an in vivo system for analysis of dynamics and repair of toxic DNA-protein crosslinks in Arabidopsis thaliana.

Abstract:

Porozumenie procesom zodpovedných za vznik určitého typu poškodenia DNA predstavuje dôležitý krok pre možnosť štúdia reparačných mechanizmov, ktoré toto poškodenie opravujú. Jedným z obzvlášť toxických poškodení je DNA-proteínová väzba. Toto poškodenie je charakteristické vznikom stabilnej väzby medzi DNA a proteínom. Takýmto proteínom môže byť akýkoľvek proteín v blízkosti DNA, napríklad: histónové proteíny alebo enzýmy. Hlavným cieľom tejto bakalárskej práce bolo vytvorenie rastlinných systémov, pomocou ktorých bolo možné vizualizovať vplyv cytidínového analógu zebularínu na tvorbu DNA-proteínovej väzby. Navrhutie týchto rastlinných systémov sa opieralo o výsledky prác, kde autori študovali efekt zebularínu a iných cytidínových analógov na rastlinné alebo živočíšne systémy. V jednej z takých prác autori preukázali, že zebularín ovplyvňuje DNA METYLTRANSFERÁZU 1 a indukuje tak vznik DNA-proteínovej väzby. Tento efekt zebularínu bol v navrhnutých systémoch, ktoré obsahovali DNA METYLTRANSFERÁZU 1 fúzovanú s červeným fluorescenčným proteínom, vizualizovaný metódou konfokálnej mikroskopie s rotujúcim diskom. Po úspešnej vizualizácii efektu zebularínu bol otestovaný jeho vplyv na tvorbu pozorovaného efektu u deficientného mutanta v géne ŠTRUKTÚRNEJ ÚDRŽBY CHROMOZÓMOV 6B. Kvantifikáciou a štatistickým vyhodnotením získaných dát sa podarilo preukázať špecifický efekt zebularínu na pripravené reportérové, kombinované a mutantné línie Arabidopsis thaliana. Mutácia v géne ŠTRUKTÚRNEJ ÚDRŽBY CHROMOZÓMOV 6B vedie k zmene dynamiky pozorovaného efektu po vystavení zebularínu.

Abstract:

Understanding of the processes responsible for certain types of DNA damage is an important step in the process of studying the repair mechanisms that repair this damage. One of the particularly toxic damages is DNA-protein crosslink. This damage is characterized by the formation of a stable bond between DNA and protein. Such a protein can be any protein in the vicinity of DNA, for example histone proteins or enzymes. The main goal of this bachelor thesis was to create plant systems that could be used to visualize the effect of the cytidine analog zebularin on the formation of DNA-protein crosslink. The design of these plant systems was based on the results of works, where the authors studied the effect of zebularin and other cytidine analogues on plant or animal systems. In one such work, the authors demonstrated that zebularin affects DNA METYLTRANSFERASE 1 and thus induces the formation of DNA-protein crosslink. This effect of zebularin was visualized by spinnig-disk confocal microscopy in the proposed systems, which contained METYLTRANSFERASE 1 DNA fused to a red fluorescent protein. After successful visualization of the effect of zebularine, its effect on the formation of the observed effect in a deficient mutant in the STRUCTURAL MAINTENANCE OF CHROMOSOME 6B was tested. By quantification and statistical evaluation of the obtained data, we were able to demonstrate the specific effect of zebularine on the prepared reporter, combined and mutant Arabidopsis thaliana lines. A mutation in the STRUCTURAL MAINTENANCE OF CHROMOSOME 6B gene leads to a change in the dynamics of the observed effect after zebularin treatment.

Keywords

DNA-proteínová väzba, zebularín, SMC5/6 komplex, konfokálna mikroskopia s rotujúcim diskom

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 6. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Aleš Pečinka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology