Úloha proteinu IFI16 v rozpoznávání DNA a buněčných procesech

Bc. Natália Bohálová

Bachelor's thesis

The role of IFI16 protein in DNA recognition and in cellular processes

Abstract:

Interferon inducible protein 16 (IFI16) belongs to the HIN-200 family. IFI16 is a multifunctional protein, involved in several important cell processes. IFI16 acts as a DNA sensor, both in nucleus and cytoplasm, participate in regulation of cell differentiation, gene transcription, cell cycle and DNA repair. In cell, IFI16 protein plays the role of innate pattern recognition receptor. The IFI16 sensing of foreign DNA in cell leads to stimulation of inflammasome and induction of type I interferons and interleukins. All these molecules are involved in innate immune response, the first line in immune defense. Another feature of IFI16 protein is its ability to regulate gene expression. This is executed by a protein-protein interaction or by direct binding of IFI16 to G-rich promoter regions of DNA. IFI16 binds to proteins STING and ASC in process of DNA recognition. Moreover, IFI16 interacts directly with tumour supressor proteins p53, BRCA1 or pRB. Interaction between IFI16 and hTERT protein contributes to the inhibition of proliferation and induces a senescence-like state. Protein IFI16 is associated with several autoimunne diseases, such as inflammatory bowel disease, psoriasis or systematic lupus erythematosus, in which it represents potential diagnostic marker or therapeutic target. IFI16 plays an important role in viral infection. Besides triggering a non-specific immune response, it also participates in inhibition of replication and expression of the virus. DNA sensing leads to the IFI16 dependent histone modification by addition of heterochromatin and loss of euchromatine traits, and gene silencing by direct interaction of IFI16 with viral promotors. The IFI16 also plays important role in defense against HIV-1 infection. Protein IFI16 binds to DNA and the strongest afinity with G-quadruplexes was observed.

Abstract:

Interferonem γ indukovatelný protein 16 (IFI16) patří do rodiny HIN-200 a ovlivňuje v buňce několik zásadních procesů. Vystupuje jako senzor cizorodé DNA v jádře i cytoplazmě, je regulátorem diferenciace, transkripce, buněčného cyklu a oprav DNA. Protein IFI16 v buňce vykonává funkci přirozeného rozpoznávacího receptoru. Rozpoznává cizorodou DNA, aktivuje interferony typu I, inflamazóm a prozánětlivé interleukiny, čímž se výrazně podílí na nespecifické imunitní reakci, která tvoří první linii v obraně organismu. IFI16 reguluje expresi genů přímou vazbou na promotory bohaté na guanin nebo nepřímo prostřednictvím interakcí s jinými proteiny. IFI16 interaguje s proteiny ASC a STING, dále se váže na nádorové supresory p53, BRCA1 či pRB a prostřednictvím interakcí s hTERT reguluje telomerázovú aktivitu a buněčné stárnutí. Protein IFI16 se podílí i na diferenciaci B-lymfocytů na plazmatickou buňku. Protein IFI16 je asociován s výskytem několika autoimunitních onemocnění a představuje potenciální diagnostický marker nebo terapeutický cíl v léčbě onemocnění jako zápalové črevné ochorenia, psoriáza a systémový lupus erythematosus. Protein IFI16 hraje důležitou roli i při virové infekci. Kromě spuštění nespecifické imunitní reakce se podílí i na inhibici replikace a exprese genů daného viru přímou vazbou na promotory těchto genů a modifikací histonů přídavkem heterochromatinových a úbytkem euchromatinových znaků. IFI16 dále hraje významnou roli v boji organismu proti HIV-1 infekci. Protein IFI16 se váže na DNA a byla prokázána silná afinita ke G-kvadruplexům.

Keywords

IFI16, rozpoznání DNA, STING, zánět, inflamazom, autoimunita, kvadruplex, HIV, DNA recognition, inflammation, inflamassom, autoimunity, quadruplex

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 12. 6. 2017
• Supervisor: doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Molecular Biology and Genetics