Polymorfní kvadruplex formující segment v promotoru c-Myc onkogenu

Bc. Michaela Krafčíková

Master's thesis

Polymorphic quadruplex forming segment in promoter region of the c-Myc oncogene

Abstract:

c-MYC je důležitým regulátorem základních buněčných procesů, jako je regulace průběhu buněčného cyklu, normální růst buněk a apoptóza. Zvýšená exprese c-MYC byla zjištěna v mnoha typech lidských malignit. Down-regulace c-MYC je účinnou strategií v boji proti rakovině. Element III1, který je citlivý na nukleázu, je odpovědný za ~90% celkové transkripční aktivity genu c-MYC. G-bohaté vlákno z NHE III1 je strukturně polymorfní a vytváří více G-kvadruplexových struktur. Pro vyřešení problému konstrukčního polymorfismu NHE III1 jsme vypracovali teorii hybridního přístupu, který je založený na kombinaci metod strukturní biologie s vysokým rozlišením, konceptu neutrální evoluce a in vivo funkčních esejí. Zjistili jsme, že sekvenční změny vyskytující se v průběhu ultrakrátkého evolučního času jsou funkčně neutrální, avšak mají dopad na stereo-chemické vlastnosti G-kvadruplexu tvořícího se v promotorové oblasti genu c-MYC. Pro rozlišení jednotlivých struktur v polymorfní směsi G-kvadruplexů u blízce příbuzných druhů jsme využili kombinace vysoko rozlišené NMR spektroskopie a smFRET, které v zásadě umožňují identifikaci stereo-chemických vlastností G-kvadruplexů tvořících se v NHE III1 oblasti, které jsou konzervovány přes evoluci a důležité pro biologickou funkci.

Abstract:

c-MYC is an important regulator of fundamental cellular processes such as regulation of cell cycle progression, normal cell growth, and apoptosis. Overexpression of c-MYC was found in many types of human malignancies. Down-regulation of c-MYC was proposed to be an efficient anti-cancer strategy. The nuclease hypersensitive element III1 is responsible for ~90% of all transcriptional activity of the c-MYC gene. G-rich strand of the NHE III1 is structurally polymorphic and adopts multiple G-quadruplex structures. To address a role of structural polymorphism for NHE III1 function, we elaborated hybrid approach, based on the combination of high-resolution methods of structural biology, concept of neutral evolution, and in vivo functional assays. We find that sequence alterations occurring over ultra-short evolutionary times are functionally silent, while they have impact on stereo-chemical properties of G-quadruplex forming region. Resolution of polymorphic mixtures of G-quadruplex structures formed from sequences of closely related species using combination of high-resolution NMR spectroscopy and single molecule FRET in principle allow identification of stereo-chemical properties of G-quadruplexes forming NHE III1 region that are conserved through the evolution and important for the biological function.

Keywords

DNA, Polymorfismus, G-kvadruplex, c-MYC

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2016
• Supervisor: doc. Mgr. Lukáš Trantírek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Biophysics