Reakce na poškození DNA u lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk a vliv této reakce na replikační stres a genomovou (ne)stabilitu

Bc. Tereza Juráková

Master's thesis

DNA demage response in human induced pluripotent stem cells and its effect on replication stress and genome (in)stability

Abstract:

Udržení genomové integrity má zásadní význam pro pluripotentní kmenové buňky a jejich bezpečné použití v regenerativní medicíně. Přestože jsou s pluripotencí spojované posílené mechanizmy opravy DNA, ukazuje se, že lidské indukované pluripotentní kmenové buňky (hiPSCs) jsou zatíženy genomovou nestabilitou. Jednu z hrozeb pro zachování integrity genomu představuje replikační stres, který je asociovaný se zástavou replikačního aparátu a má zásadní vliv na rychle proliferující pluripotentní kmenové buňky. Významným zdrojem replikačního stresu je oxidativní poškození vznikající jako produkt metabolismu, za jehož opravu je u lidských embryonálních kmenových buněk (hESCs) zodpovědný mechanizmus bázově excizní opravy (BER). BER převádí nahloučené oxidativní poškození na dvouřetězcové zlomy a brání tak jeho přechodu do replikace, kde by představovalo překážku pro replikační aparát. Role tohoto mechanizmu u hiPSCs ovšem není prozkoumána. Tato práce studuje rozdíly ve schopnosti opravit poškození DNA u hiPSCs a hESCs, rozdílnost hladiny replikačního stresu u těchto buněk a případnou roli BER v tomto procesu.

Abstract:

Genome integrity maintenance plays a crucial role in pluripotent stem cells and their safe use in regenerative medicine. Despite the fact that pluripotency is associated with enhanced DNA repair mechanisms, human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) have been reported to exhibit a certain level of genomic instability. One of the possible threats to genomic integrity is replication stress associated with replication fork stalling, which has a significant impact, especially in fast-proliferating pluripotent stem cells. Major source of replication stress is oxidative base damage arising from metabolism and in human embryonic stem cells (hESCs) is usually repaired by base excision repair (BER). BER is responsible for clustered oxidative base damage conversion to double-strand breaks, which helps to prevent unrecognized base damage from entering replication, leading to replication stress. The role of BER in hiPSCs remains to be elucidated. This thesis describes differences in capacity for DNA damage repair in hiPSCs and hESCs, differences in replication stress level and the possible role of BER in this state.

Keywords

lidské indukované pluripotentní kmenové buňky, opravné mechanizmy DNA, bázově excizní oprava, replikační stres, genomová stabilita, human induced pluripotent stem cells, DNA repair mechanisms, base excision repair, replication stress, genome stability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2019
• Supervisor: Mgr. Vladimír Rotrekl, Ph.D.
• Reader: Mgr. Pavel Šimara, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Medical Genetics and Molecular Diagnostics