Mechanismy opravy dvouřetězcových zlomů.

Zdeňka SLUKOVÁ

Bachelor's thesis

Mechanism of double-stranded breaks repair.

Abstract:

Dvouřetězcové zlomy DNA (DSB) jsou nejzávažnější formou poškození DNA, které jsou vyvolány ionizujícím zářením, toxickými látkami ze životního prostředí a oxidativním stresem. Reparační dráhy dvouřetězcových zlomů mají zásadní význam pro genetickou stabilitu, protože jediný neopravený zlom může vyvolat letalitu. Jestliže není poškození včas rozpoznáno nebo dojde k selhání reparačního mechanismu, může docházet k mutacím nebo chromozomálním aberacím, které vedou až k malignímu onemocnění. Buňky využívají dvě hlavní opravné cesty DSB: homologní rekombinaci (HR) a nehomologní spojování konců (NHEJ). Důležitou roli hrají faktory, které se opravy účastní. Mezi základní faktory NHEJ patří heterodimer Ku70/80, DNA-PKcs, DNA ligáza 4, XRCC4 a XLF. Při HR se uplatňují MRN komplex, BRCA1/2, RAD51, CtIP a RPA. HR i NHEJ jsou rozdílné dráhy probíhající za různých okolností v závislosti na fázi buněčného cyklu, typu a struktuře zlomu atd. HR probíhá během S a G2 fáze buněčného cyklu a vyžaduje přítomnost homologní sekvence (tj. sesterské chromatidy). NHEJ nevyžaduje přítomnost sesterské chromatidy, může probíhat tedy během celého buněčného cyklu. Nicméně, NHEJ je více náchylný k chybám, protože využívá krátkých homologií v těsné blízkosti zlomu, následkem čehož může docházet k delecím nebo inzercím. Tato práce je zaměřena na vznik a detekci dvouřetězcových zlomů, ale především na reparační mechanismy a jejich regulaci.

Abstract:

DNA double-strand breaks (DSB) are the most deleterious form of DNA damage that are caused by ionizing radiation, environmental toxicants, and oxidative stress. Double-strand break repair pathways are essential for genetic stability because only one uncorrected break can cause lethality. If the damage is not recognized in time or the repair mechanism fails, mutations or chromosomal aberrations can lead to malignancies. Cells use two major pathways to repair DSB: homologous recombination (HR) and non-homologous end-joining (NHEJ). An important role is played by the factors involved in the repairs. Basic NHEJ factors include the Ku70/80 heterodimer, DNA-PKcs, DNA ligase 4, XRCC4 and XLF. The most important protein factors are MRN complex, BRCA1/2, RAD51, CtIP and RPA in the case of HR. HR and NHEJ are different pathways under different circumstances depending on cell cycle phase, break type and structure etc. HR takes place during the S and G2 phase of the cell cycle and requires the presence of a homologous sequence (i.e., sister chromatid). NHEJ does not require the presence of a sister chromatid, so it can take place throughout the cell cycle. However, NHEJ is more error-prone because it uses short homologues in close proximity to the break, as a result of which deletions or insertions may occur. This work is focused on the creation and detection of double-strand breaks, but mainly on repair mechanisms and their regulation.

Keywords

Dvouřetězcové zlomy, oprava DNA, homologní rekombinace, nehomologní spojování konců

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Petr Pečinka, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Experimental Biology