Interakční dráhy proteinů asociovaných s chromatinem během opravy DNA

Mgr. Adéla Machelová, Ph.D.

Disertační práce

Interaction pathways of chromatin associated proteins during DNA repair

Anotace:

Remodelace, neboli přestavby chromatinu hrají zásadní roli v opravě poškození DNA tím, že odstraňují histony a usnadňují tak přístup opravných mechanismů k lézím DNA. Histonové chaperony a remodelační komplexy chromatinu u těchto procesů spo-lupracují, aby zajistily efektivní opravu DNA, zejména v problematických oblastech ge-nomu. Takové oblasti, jako jsou např. telomery nebo ribozomální geny (rDNA), známé svou repetitivní strukturou, se běžně využívají jako markery genomové nestability, pro-tože jsou obzvláště náchylné k transkripčnímu a replikačními stresu. Tato disertační práce zkoumá zapojení vybraných remodelačních komplexů chro-matinu a histonových chaperonů do DNA opravných drah u Arabidopsis thaliana. Práce se zaměřuje na jejich interakce s dalšími faktory souvisejícími s opravnými dráhami prostřednictvím proteomických a genetických přístupů. Analyzovali jsme také stabilitu te-lomer a rDNA v mutantních liniích těchto remodelačních komplexů a histonových chaper-onů. Naše zjištění ukazují na zásadní roli A. thaliana remodelačních faktorů, jako jsou BRM, PKR1, CHR9 a CHR24, při udržování stability telomer, neboť jsme v příslušných mutantech pozorovali jejich zkrácení/zkracování. Dále ukazujeme, že tyto faktory, spolu s CHR5, také hrají roli v údržbě rDNA genů. Dále jsme studovali jejich zapojení do oprav DNA tak, že jsme prozkoumali interakce mezi CHR5, CHR9 a CHR24 s podjednotkami Replikačního proteinu A, který hraje roli v několika klíčových DNA opravných drahách. Kromě toho jsme s využitím A. thaliana cDNA knihovny identifikovali nové interakční part-nery pro histonový chaperon ASF1. Pomocí genetických a proteomických přístupů jsme zkoumali role histonových chaperonů ASF1, HIRA a CAF-1 v udržování telomer a v opravných drahách. Tyto poznatky přispívají k našemu pochopení toho, jak dynamika chromatinu ovlivňuje stabilitu genomu, zejména v oblastech náchylných k fragilitě.

Abstract:

Chromatin remodeling plays a crucial role in DNA damage repair (DDR) by remov-ing histones and facilitating access for repair machinery to DNA lesions. Histone chaper-ones and chromatin remodeling factors cooperate in these processes to ensure efficient DNA repair, especially at challenging genomic regions. Such regions like telomeres and ribosomal genes (rDNA), known for their repetitive structures, are commonly used as markers of genome instability because they are particularly prone to transcriptional and replicative stress. This thesis investigates the involvement of selected Arabidopsis thaliana chromatin remodeling factors and histone chaperones in DDR, focusing on their interactions with other DDR-related factors through proteomic and genetic approaches. We analyzed telo-mere and rDNA stability in these chromatin remodeling and histone chaperone mutants. Our findings demonstrate the essential roles of A. thaliana chromatin remodeling factors BRM, PKR1, CHR9, and CHR24 in maintaining telomere homeostasis, as we ob-served shorter telomere lengths in their respective mutants. Additionally, we show that these factors, along with CHR5, also play a role in the maintenance of rDNA genes. We further examined their involvement in DNA repair by investigating protein-protein interac-tions of CHR5, CHR9, and CHR24 with subunits of REPLICATION PROTEIN A, which plays a role in several key DNA repair pathways. Furthermore, using an A. thaliana cDNA library, we identified novel interaction partners for the histone chaperone ASF1. Through genetic and proteomic approaches, we explored the roles of histone chaperones ASF1, HIRA, and CAF-1 in telomere maintenance and DDR pathways. These insights contribute to our understanding of how chromatin dynamics influence genome stability, particularly in regions prone to fragility.

Keywords

remodelační komplexy chromatinu, histonové chaperony, telomery, rDNA, opravy poškození DNA, protein-proteinové interakce, Arabidopsis thaliana, chromatin remodeling complexes, histone chaperones, telomeres, DNA damage repair, protein-protein interactions

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 1. 11. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 11. 2024
• Vedoucí: Mgr. Martina Dvořáčková, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Eva Dvořák Tomaštíková, Ph.D., Mgr. Zdeněk Kubát, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Genomika a proteomika / Genomika a proteomika