Funkční charakterizace genů zapojených v opravách DNA-proteinových komplexů u huseníčku rolního

Bc. Jitka JEMELKOVÁ

Master's thesis

Functional characterization of genes involved in DNA-protein-crosslinks repair in Arabidopsis thaliana

Abstract:

DNA reparační dráhy jsou důležitým mechanismem udržující genomickou stabilitu. Řada mechanismů poškození DNA a jejich reparace byla v minulosti již popsána. Doposud méně probádaná je reparace DNA-proteinových komplexů. Diplomová práce se zabývá studiem genů, jejichž produkty se účastní reparace DNA proteinových komplexů indukovaných zebularinem. Cytidinový analog zebularin se do DNA začleňuje během procesu replikace a vytváří DNA-proteinové komplexy tím, že kovalentně váže DNA-metyltransferázu 1. Výzkum využívá strategii dopředné genetiky a je postaven na náhodné mutagenezi populace huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana) alkylačním činidlem ethylmetan sulfonátem a následné identifikaci zasažených genů. Mezi identifikované geny můžeme zařadit STRUCTURAL MAINTENANCE OF CHROMOSOMES 6B, jež je součástí SMC5/6 komplexu, ale také gen TEBICHI kódující DNA polymerázu s helikázovou aktivitou. Cílem práce bylo identifikovat mutace v těchto genech a popsat jejich dopad na proteinovou sekvenci. Následně pomocí molekulárně biologických a genetických analýz zjistit, jakou roli mohou zastávat funkční proteiny při opravách DNA-proteinových komplexů. TEBICHI a SMC6B jsou prostředníky rozdílných reparačních drah. SMC6B je podjednotka SMC5/6 komplexu, který podporuje homologní rekombinaci, zatímto TEBICHI je součástí reparace známé jako mikrohomologií zprostředkované spojování konců. Diplomová práce potvrzuje, že oprava DNA-proteinových komplexů není závislá na jedné reparační dráze, ale využívá více reparačních mechanismů.

Abstract:

DNA repair pathways represent important mechanisms that maintain genomic stability. Many DNA damages and their repair have been described to date. The repair of DNA-protein crosslinks is yet to be widely explored. The master thesis is focused on analyzing genes which are involved in the repair of DNA-protein crosslinks induced by zebularine. Zebularine is a cytidine analog which is incorporated into DNA during strand synthesis in DNA replication where zebularine induces DNA-protein crosslinks by covalently trapping DNA-methyltransferase 1. The study of these genes is based on a strategy of forward genetics. Random mutagenesis of population of Arabidopsis thaliana by alkylating agent ethyl methane-sulfonate and following identification of affected genes are used. Among the studied genes involved in the repair of DNA-protein complexes, SMC6B is contained which is classified as a subunit of the SMC5/6 complex but also a gene encoding DNA polymerase with helicase activity called TEBICHI. The aim of the study was to identify mutations in these genes and describe their impact on the protein sequence. Subsequently, we used molecular biological and genetic analyses to determine the role that functional proteins may play in the repair of DNA-protein complexes. TEBICHI and SMC6B are mediators of different repair pathways. SMC6B promotes repair by homologous recombination, whereas TEBICHI is part of a repair known as microhomology-mediated end joining. The diploma thesis confirms that the repair of DNA-protein complexes does not depend on the only one repair pathway but uses multiple repair mechanisms.

Keywords

DNA-proteinový komplex, zebularin, SMC5/6 komplex, SMC6B, TEBICHI

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2021

Thesis defence

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

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology