Proteotoxický stres, odpoveď na poškodenie DNA a rakovina

Mgr. Katarína CHROMÁ

Doctoral thesis

Abstract:

DNA double-strand breaks (DSBs) signaling and repair is crucial to preserve genomic integrity and maintain cellular homeostasis. During response to DSBs, histone ubiquitylation by RNF168 is a critical event, which orchestrates the recruitment of downstream effectors, e.g. BRCA1 and 53BP1. While 53BP1 licenses the non-homologous end joining (NHEJ), BRCA1 initiates DNA resection thus enabling homologous recombination (HR). Under conditions of ubiquitin starvation, mostly resulting from proteotoxic stress, the ubiquitin dependent accumulation of DNA damage response proteins at the sites of DNA damage is impaired. Therefore, a common manifestation of proteotoxic stress is attenuation of ubiquitin-mediated DSBs response. However, we have identified several cancer cell lines that display recruitment of 53BP1 to sites of DSBs under the conditions of proteasome inhibitor (Bortezomib or MG132) induced proteotoxic stress i.e. under substantial depletion of nuclear free ubiquitin levels. This Phd thesis brings a brief description of two major DSBs repair pathways: HR and NHEJ, their functional dependency on signaling through ubiquitin and discuss newly identified phenomenon of proteotoxic stress resistant response to DNA double-strand breaks.

Abstract:

Signalizácia dvojvláknových zlomov DNA (DSBs) a ich oprava sú považované za nevyhnutné procesy z hľadiska udržiavania integrity genómu ako aj bunkovej homeostázy. V priebehu odpovede na DSBs dochádza ku kľúčovému momentu a to ubikvitinácii histónov prostredníctvom proteínu RNF168, ktorej výsledkom je väzba efektorových proteínov, BRCA1 a 53BP1. Zatiaľ čo proteín 53BP1 spúšťa opravu DSBs prostredníctvom spájania nehomologických koncov DNA (NHEJ), proteín BRCA1 iniciuje resekciu DNA a homologickú rekombináciu (HR). V podmienkach deficitu ubikvitínu a sprievodného proteotoxického stresu, dochádza k poklesu väzobnej schopnosti opravných proteínov k miestam poškodenia DNA. Všeobecným prejavom proteotoxického stresu je teda utlmenie opravných dráh DSBs závislých na signalizácii sprostredkovanej ubikvitínom. Napriek tomuto všeobecne akceptovanému javu sa nám podarilo identifikovať niekoľko nádorových bunkových línií s prítomnou väzbou proteínu 53BP1 k miestam DSBs za podmienok deficitu ubikvitínu, teda indukovaného proteotoxického stresu prostredníctvom inhibítora proteazómu (Bortezomib alebo MG132). Predkladaná dizertačná práca poskytuje stručný prehľad dvoch hlavných opravných dráh dvojvláknových zlomov DNA: HR a NHEJ, popisuje závislosť ich funkcie na signalizácii cez ubikvitín a komentuje novo identifikovaný fenomén prebiehajúcej opravy dvojvláknových zlomov DNA v podmienkach proteotoxického stresu.

Keywords

dvojvláknový zlom DNA, ubikvitín, proteazóm, RNF168, 53BP1

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 3. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 12. 9. 2017

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Medicine and Dentistry

Doctoral programme / field:
Medical Genetics / Medical Genetics