Interakce chromozomálních proteinů HMGB1/2 s DNA a studium vlivu HMGB1/2 na genomovou stabilitu a funkci telomer

Mgr. Eva Polanská

Doctoral thesis

Interactions of chromosomal proteins HMGB1/2 with DNA and effect of these proteins on genomic stability and telomere function

Abstract:

HMGB1 je rozšířený, evolučně vysoce konzervovaný savčí nehistonový protein asociovaný s chromatinem, který se účastní celé řady základních buněčných procesů jako jsou replikace, transkripce, rekombinace a reparace DNA. V této práci jsme prokázali, že již dříve pozorovaná vysoká afinita HMGB1 k hemikatenované DNA je podmíněna přítomností obou HMG boxů HMGB1 a zároveň kyselé C-terminální domény proteinu. Pozorovali jsme také, že HMGB1 je schopen vytvářet ternární komplexy s p53 a hemikatenovanou DNA. HMGB1 se rovněž váže s lidskou topoizomerázou IIα a stimuluje její katalytickou aktivitu. V práci ukazujeme, že protein HMGB1 spolu s dalším členem rodiny proteinů HMGB, proteinem HMGB2, zvyšuje expresi lidské topoizomerázy IIα. Dále jsme prokázali, že HMGB1 ovlivňuje i buněčnou aktivitu savčí telomerázy. Skutečnost, že knockout genu hmgb1 v myších embryonálních fibroblastech způsobuje zvýšenou nestabilitu chromozómů, zkrácení telomer a snížení telomerázové aktivity, naznačuje, že se HMGB1 uplatňuje při údržbě telomer. HMGB2, ačkoli se jedná o protein velice podobný HMGB1, má na aktivitu telomerázy překvapivě zcela opačný účinek, tj. inhibuje telomerázovou aktivitu.

Abstract:

HMGB1 is an abundant, evolutionarily highly conserved mammalian non-histone chromatin associated protein, which functions in a number of fundamental cellular proceses such as DNA replication, transcription, DNA repair and recombination. In this doctoral dissertation we show that previously observed extremely high affinity binding of HMGB1 to hemicatenated DNA loops requires simultaneous presence of both HMG boxes of the HMGB1 protein and the acidic C-terminal domain. HMGB1 can also form stable ternary complexes with p53 protein and hemicatenated DNA. HMGB1 also interacts with human topoisomerase IIα and stimulates its catalytic activity. We demonstrate that HMGB1, and other member of HMGB family, HMGB2, up-regulate cellular expression of human topoisomerase IIα. In addition, we report that HMGB1 can modulate cellular activity of mammalian telomerase. Knockout of the hmgb1 gene in mouse embryonic fibroblasts results in increased chromosomal instability, telomere lengths shortening and decreased telomerase activity. These data suggest that HMGB1 protein is required for telomere maintenance. Interestingly, HMGB2 protein, although closely relative to HMGB1, has an opposite effect on telomerase activity.

Keywords

Genomová stabilita, hemikatenovaná DNA, měření telomerázové aktivity, myší embryonální fibroblasty, proteiny rodiny HMGB (High Mobility Group), telomeráza, telomery, topoizomeráza II. Genomic stability, hemicatenated DNA, HMGB (High Mobility Group) proteins, mouse embryonic fibroblasts, telomerase, telomerase activity measurement, telomeres, topoisomerase II.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 11. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 8. 3. 2013
• Supervisor: RNDr. Michal Štros, DrSc.
• Reader: doc. Mgr. Jan Paleček, Dr. rer. nat., prof. RNDr. Ĺubomír Tomáška, DrSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology