Characterization of Interferon inducible protein 16 and its DNA binding properties

Mgr. Lucia Hároníková, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

DNA se vyskytuje zejména ve formě B-DNA, avšak může nabývat i jiných struktur. Různorodost struktury DNA rozšiřuje možnosti rozpoznávání DNA proteiny a právě lokální struktury DNA byly ukázány jako klíčové komponenty mnoha buněčných regulací. Tato práce pojednává o proteinu IFI16 (Interferon gamma inducibilní protein 16), DNA senzoru odpovědném za vrozenou imunitní odpověď, transkripční regulaci a interakčním partneru s regulačními proteiny, například p53 a BRCA1. Zaměřili jsme se na charakterizaci interakcí IFI16 s DNA s důrazem na lokální struktury DNA, zejména kvadruplexovou DNA. Ukázali jsme preferenční vazbu IFI16 na kvadruplexy a taktéž stabilizační efekt proteinu na formování kvadruplexu. V našem review jsme popsali interakce kvadruplexové DNA s proteiny a zdůraznili jsme význam těchto interakcí v buněčných regulacích. Za použití voltametrické detekce jsme navrhli jednoduchý systém detekce produktu PCR, který může být použit ke sledování exprese genu nebo sledování delece genu. Tato práce přináší bližší pohled na vlastnosti vazby proteinu IFI16 k DNA a navržená elektrochemická detekce může sloužit jako nástroj dalšího zkoumání interakcí proteinu IFI16.

Abstract:

DNA is generally folded into B-DNA form however it can adopt other different structures. The DNA structure variability enlarges the possibility of recognition patterns for DNA-protein interactions and the local DNA structures were showed to play an important role in regulation of cellular processes. This work is dedicated to IFI16 protein (Interferon gamma inducible protein 16), a DNA sensor responsible for the innate immunity response, transcriptional regulator of various genes and an interacting partner with important regulatory proteins, for example p53 and BRCA1. We focused on characterization of IFI16 – DNA interaction with emphasis on the local DNA structures, notably the quadruplex DNA. We showed the IFI16’s preference for quadruplex DNA and also the stabilization effect of IFI16 on the quadruplex formation. In our review, we described the protein-quadruplex interactions and stressed their importance in cell regulation. By using voltammetric detection, we proposed an easy approach for detection of PCR amplicons which can be used to monitor gene expression or gene deletions. This work provides a closer insight into IFI16-DNA binding properties and the electrochemical technique can serve as a tool for further investigation of IFI16 interactions.

Keywords

DNA struktura, křížová struktura, triplex, kvadruplex, interakce protein-DNA, IFI16 protein, voltametrie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 6. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 9. 9. 2016
• Supervisor: doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Petr Pečinka, CSc., doc. Ing. Jan Vacek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biochemistry (4-years) / Biochemistry