Struktura kratkého telomerického přesahu z S. cerevisiae

Bc. Martin Gajarský

Master's thesis

Structure of short telomeric overhang from S. cerevisiae

Anotácia:

Nejčastějším motivem v nepravidelné telomerické sekvenci S. cerevisiae je oligonukleotid obsahující sekvenci d(5'-GTGTGGGTGTG-3') (SC11). Během většiny buněčného cyklu má telomerní DNA S. cerevisiae extrémně krátké 3'-přesahy skládající se jenom z ≈12-14 nukleotidů. Takto krátký přesah neumožnuje vznik struktury G-quadruplexu, která se zdá být evolučne zachovaným rysem telomerických převisů u vyšších eukaryot. I přes to je SC11 schopna se poskládat do dobře definované 3D struktury. S použitím homonukleární a heteronukleární NMR spektroskopie jsme byli schopni určit topologii této struktury. Pro stanovení základního foldu SC11 byly použity protokoly simulovaného annealingu v programu AMBER. Dynamické vlastnosti struktury byly studovány pomocí volné molekulové dynamiky (MD) v explicitním solventu. Bylo zjištěno, že SC11 tvoří strukturu vlásenky obsahující jádro tvořené dynamickými G-G páry bází. Tato práce popisuje první experimentální pozorování G-G vlásenkové DNA struktury.

Abstract:

The oligonucleotide with the sequence d(5'-GTGTGGGTGTG-3') (SC11) is most frequent sequence motif in irregular telomeric sequence of S. cerevisiae. Over majority of the cell cycle S. cerevisiae telomeric DNA bears extremely short 3’-overhang consisting only of ≈12-14 nucleotides. This short overhang precludes formation of G-quadruplex structure, which appears to be an evolutionary conserved feature of telomeric overhangs in higher eukaryotes. However, the SC11 still folds into well-defined 3D structure. We were able to assign the topology of the structure, with the use of both homo- and heteronuclear NMR spectroscopy. Simulated annealing protocols with the use of AMBER software were applied to determine the basic SC11 fold. Unrestrained MD in explicit solvent was used to assess dynamic properties of the structure. We found that the SC11 forms a fold-back structure, with core consisting of dynamic G-G base pairs. This work describes, to our best knowledge, first experimental observation of G-G hairpin DNA structure.

Keywords

G-hairpin DNA, telomery, 3’-převis, NMR, G-quadruplex, Saccharomyces cerevisiae, telomeres, 3’-overhang

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 12. 5. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 6. 2016
• Vedúci: doc. Mgr. Lukáš Trantírek, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Physics / Biophysics