Validace a charakterizace kandidátního genu zapojeného do udržování genomové stability u huseníčku rolního

Markéta PAVLÍKOVÁ

Bakalářská práce

Validation and characterization of the candidate gene involved in the maintenance of genome stability in Arabidopsis thaliana

Anotace:

Oprava poškození DNA je složitý proces, který zahrnuje velké množství dílčích reparačních drah. Jejich identifikace je klíčová pro pochopení toho, jakým způsobem si organismy zachovávají integritu své genetické informace. Tato bakalářská práce se zabývá charakterizací kandidátního genu SMC2A u huseníčku rolního, který byl v dopředném genetickém skrínování navržen jako faktor zapojující se do opravy poškození DNA vyvolaného cytidinovým analogem zebularinem. Zebularin má schopnost u rostlin indukovat tvorbu specifického poškození DNA, které spočívá v kovalentním zachycení DNA methyltransferázy (MET1) na dvoušroubovici DNA a může představovat fyzickou bariéru pro důležité procesy jakými jsou replikace či exprese genetické informace. Gen SMC2A u huseníčku rolního kóduje jednu z podjednotek komplexu zvaného kondenzin, který je znám zejména pro svou roli v kondenzaci chromozomů. Cílem této práce bylo potvrdit zapojení SMC2A do oprav poškození DNA vyvolaného zebularinem a dalšími genotoxickými chemikáliemi. K tomu byla využita analýza fenotypu rostlinných linií mutantních v genech pro SMC2A a další podjednotky kondenzinového komplexu u rostlin, které rostly na médiu obsahujícím dané chemikálie. Konkrétně byla pozorována redukce délky kořenů a výskyt buněčné smrti v kořenových špičkách. Ze získaných výsledků bylo možné vyslovit závěr, že kondenzin II se účastní oprav DNA-proteinových vazeb indukovaných zebularinem a látkou ICRF-187 a mohl by hrát roli i v opravě dalších typů poškození DNA. V další části práce byla pomocí studia frekvence homologní rekombinace analyzována role SMC2A v této reparační dráze. Předběžná data naznačují, že SMC2A slouží jako supresor homologní rekombinace. Díky získaným poznatkům byla navržena hypotéza mechanismu působení kondenzinu II v opravách DNA.

Abstract:

DNA damage repair is a complex process that involves a large number of partial repair pathways. Identifying them is crucial for understanding how organisms maintain the integrity of their genetic information. This bachelor thesis deals with the characterization of the candidate gene SMC2A in Arabidopsis thaliana, which was identified in a direct genetic screen as a factor involved in the DNA damage repair induced by the cytidine analog zebularine. Zebularine has the ability to induce the formation of a specific DNA damage. This damage involves a covalent attachment of DNA methyltransferase to the DNA double helix, creating a physical barrier for important processes such as replication or expression of genetic information. The SMC2A gene in Arabidopsis thaliana encodes one of the subunits of a complex called condensin II, which is known mainly for its role in chromosome condensation. The aim of this thesis was to confirm the involvement of SMC2A in the repair of DNA damage caused by zebularine and other genotoxic chemicals. To do so, the phenotype analysis of plant lines, mutant in the genes for SMC2A and other subunits of the condensin complex, was performed with plants grown on a medium containing the given chemicals. In particular, the reduction in root length and the occurrence of cell death at the root tips were observed. From the obtained results it was possible to conclude that condensin II is involved in the repair of DNA-protein crosslinks induced by zebularine and ICRF-187 and may play a role in the repair of other types of DNA damage as well. In the next part of the thesis, the role of SMC2A in the context of homologous recombination was analyzed using homologous recombination frequency assay. Preliminary data suggest that SMC2A serves as a suppressor of homologous recombination. Thanks to the obtained findings, it was possible to propose a hypothesis of the mechanisms of action of condensin II in DNA repair.

Klíčová slova

DNA-proteinová vazba, kondenzin, SMC2, zebularin

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 5. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 7. 6. 2021
• Vedoucí: Mgr. Klára Procházková

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Biologie / Molekulární a buněčná biologie