Isoformy proteinu p53 a jejich DNA vazebné vlastnosti

Bc. Monika Toporcerová

Master's thesis

p53 protein isoforms and its DNA binding properties

Abstract:

The p53 protein is a tumor suppressor and transcription factor that plays an important role in cell cycle regulation, DNA repair, and apoptosis. Its role in the cell is executed mainly through DNA binding. In recent years, several isoforms of the p53 protein have been identified that occur in various human tissues and in various cancers. The isoforms that result from this gene may differ in the C-terminal as well as in the N-terminal domain, and changes in the structure of the protein are further reflected in their function and ability to bind to DNA. In addition to the sequence itself, secondary local DNA structures, such as G-quadruplexes or cross-structures, play an important role in DNA binding. The aim of the master's thesis was bioinformatic analysis of G-quadruplexes near responsive elements (RE) of p53 protein and subsequent analysis of binding properties and transactivation potential of C-terminal isoforms of p53 protein depending on DNA sequence and structure. Sequences with potential of forming G-quadruplex structure (PQS) have been found in front of and behind the promoter of several genes important for maintaining genome integrity. On all human chromosomes, the mean PQS frequency was higher around p53RE than the mean PQS frequency of the whole chromosome. The transactivation potential was confirmed only for the WT form of the p53 protein. The p53β and p53γ isoforms did not transactivate the reporter gene upon binding to a RE from the PUMA gene promoter. Coexpression of the WT form with p53β and p53β deletion isoforms affects the transactivation potential, while the p53β and Δ40 p53β isoforms have an activating effect on WTp53, the Δ133 isoform had an inhibitory effect. The G-quadruplex incorporated before p53RE reduces the transactivation potential of WTp53.

Abstract:

Protein p53 je nádorový supresor a transkripční faktor, který má významnou roli v regulaci buněčného cyklu, opravy DNA a apoptózy. Svou roli v buňce realizuje hlavně prostřednictvím vazby na DNA. V posledních letech bylo identifikováno něko-lik isoforem proteinu p53, které se vyskytují v různých lidských tkáních a u různých nádorových onemocnění. Isoformy, které vznikají z tohoto genu se mohou lišit v C-terminální ale i v N-terminální doméně a změny struktury proteinu se dále odrá-žejí i v jejich funkci a schopnosti vázat se na DNA. Důležitou roli při vazbě na DNA hrají kromě samotné sekvence i sekundární lokální struktury DNA,jako například G-kvadruplexy nebo křížové struktury. Cílem magisterské práce byla bioinformatická analýza G-kvadruplexů v blízkosti responzivních elementů (RE) proteinu p53 a následné analýza vazebných vlastností a transaktivačního potenciálu C-koncových isoforem proteinu p53 v závislosti na sekvenci a struktuře DNA. Sekvence s potenciálem tvorby G-kvadruplexů (PQS) byly nalezeny před a za promotorem několika genů důležitých pro zachování integrity genomu. Na všech lidských chromozomech byla v průměru PQS frekvence vyšší v okolí p53RE než průměrná PQS frekvence celého chromozomu. Transaktivační potenciál byl potvrzen pouze u WT formy proteinu p53. Isoformy p53β a p53γ neaktivovaly reportérovy gen po vazbě na (RE) z promotoru genu PUMA. Koexprese WT formy s p53β a delečními isoformami p53β ovlivňuje transaktivační potenciál, zatímco isoformy p53β a Δ40 p53β mají na WTp53 aktivační účinek, isoforma Δ133 měla inhibiční účinek. G-kvadruplex začleněn před p53RE snižuje transaktivační potenciál WTp53.

Keywords

p53, izoformy, DNA väzby, kvadruplexy, sekundárna štruktúra DNA, bioinformatika, isoformy, sekundární struktura DNA isoforms, DNA binding, quadruplex, secondary DNA structures, bioinformatics

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 7. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 7. 9. 2020
• Supervisor: doc. Mgr. Václav Brázda, Ph.D.
• Reader: Ing Andrea Němcová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

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