A nem klasszikus polimerázok és a SUMO PCNAfüggő mechanizmusok szerepe a genom stabilitás fenntartásában

Hasonló dokumentumok
A C1 orf 124/Spartan szerepe a DNS-hiba tolerancia útvonalban

Mutagenezis és s Karcinogenezis kutatócsoport. Haracska Lajos.

A károsított DNS replikációjában szerepet játszó enzimek és mechanizmusok jellemzése eukarióta sejtekben. MTA doktori értekezés tézisei

Def1 elősegíti a polimeráz cserét a DNS károsodás következtében elakadt replikációs villáknál

Ph.D. tézisek. Írta: Hajdú Ildikó Témavezető: Dr. Haracska Lajos. Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Központ Genetikai Intézet

A humán HLTF fehérje HIRAN doménjének strukturális és funkcionális vizsgálata

AZ EVOLÚCIÓ MOTORJÁNAK VIZSGÁLATA; BETEKINTÉS AZ SZBK GENETIKAI INTÉZET MUTAGENEZIS ÉS KARCINOGENEZIS CSOPORT KUTATÁSAIBA

DNS reparációs és DNS hiba tolerancia folyamatokat befolyásoló PCNA mutánsok genetikai elemzése

A HLTF (Helicase like transcription factor) és az SHPRH (SNF2 histone linker PHD RING helicase) fehérjék szerepe a károsodott DNS replikációjában

Biológus MSc. Molekuláris biológiai alapismeretek

A transzléziós DNS polimeráz éta szerepe a transzkripció elongációban

A HLTF koordinált fehérje és DNS átrendezése és aktivitásának összehasonlítása a Bloom szindróma helikáz fehérjével

Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Kutatóközpont Az Európai Unió Kiválósági Központja GENETIKAI INTÉZET

Az Ape2 fehérje szerepe a DNS reparációban

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

DNS reparációs és DNS hiba tolerancia folyamatokat befolyásoló PCNA mutánsok genetikai elemzése. Halmai Miklós

Alkímia Ma. az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával. KÖZÉPISKOLAI KÉMIAI LAPOK

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

A TATA-kötő fehérje asszociált faktor 3 (TAF3) p53-mal való kölcsönhatásának funkcionális vizsgálata

A DOHÁNYZÁS OKOZTA DNS KÁROSODÁSOK ÉS JAVÍTÁSUK VIZSGÁLATA EMBERI CUMULUS ÉS GRANULOSA SEJTEKBEN. Sinkó Ildikó PH.D.

Egy Polycomb Response Element (PRE) in situ vizsgálata Drosophila melanogaster-ben génkonverzió segítségével. Kozma Gabriella

A vérképző rendszerben ionizáló sugárzás által okozott mutációk kialakulásának numerikus modellezése

AZ IS30 BAKTERIÁLIS INSZERCIÓS ELEM CÉLSZEKVENCIA VÁLASZTÁSÁNAK MOLEKULÁRIS TÉNYEZŐI DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZABÓ MÓNIKA

Kis dózis, nagy dilemma

Fehérje interakciók az ecetmuslica telomerének retrotranszpozonjain. Takács Sándor

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

A PET szerepe a gyógyszerfejlesztésben. Berecz Roland DE KK Pszichiátriai Tanszék

A BIOTECHNOLÓGIA TERMÉSZETTUDOMÁNYI ALAPJAI

PhD értekezés Írta: Juhász Szilvia Témavezető: Dr. Haracska Lajos Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Kutatóközpont Genetikai Intézet

Klónozás: tökéletesen egyforma szervezetek csoportjának előállítása, vagyis több genetikailag azonos egyed létrehozása.

AZ ÖNEMÉSZTÉS, SEJTPUSZTULÁS ÉS MEGÚJULÁS MOLEKULÁRIS SEJTBIOLÓGIÁJA

A humán HLTF fehérje HIRAN doménjének strukturális és funkcionális vizsgálata

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

Intelligens molekulákkal a rák ellen

Kollokviumi vizsgakérdések biokémiából humánkineziológia levelező (BSc) 2015

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer

A sejtek lehetséges sorsa. A sejtek differenciálódása. Sejthalál. A differenciált sejtek tulajdonságai

Szegedi Biológiai Kutatóközpont Tudományos Diákkör. Dr. Kiss Antal. kiss.antal(at)brc.mta.hu.

A tömegspektrometria kvalitatív és kvantitatív proteomikai alkalmazása. Szájli Emília

DNS replikáció. DNS RNS Polipeptid Amino terminus. Karboxi terminus. Templát szál

Immunológia 4. A BCR diverzitás kialakulása

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

NUKLEINSAVAK. Nukleinsav: az élő szervezetek sejtmagvában és a citoplazmában található, az átöröklésben szerepet játszó, nagy molekulájú anyag

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

12/4/2014. Genetika 7-8 ea. DNS szerkezete, replikáció és a rekombináció Hershey & Chase 1953!!!

Fehérje expressziós rendszerek. Gyógyszerészi Biotechnológia

Hamar Péter. RNS világ. Lánczos Kornél Gimnázium, Székesfehérvár, október

A replikáció mechanizmusa

A Rad5 fehérje szerepe a blokkolt replikációs villa menekítésében. Doktori értekezés. Írta: Blastyák András. Témavezető: Dr.

A zsírszövet mellett az agyvelő lipidekben leggazdagabb szervünk. Pontosabban az agy igen gazdag hosszú szénláncú politelítetlen zsírsavakban

Jelutak. Apoptózis. Apoptózis Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút. apoptózis autofágia nekrózis. Sejtmag. Kondenzálódó sejtmag

Kun Ádám. Növényrendszertani, Ökológiai és Elméleti Biológiai Tanszék, ELTE MTA-ELTE-MTM Ökológiai Kutatócsoport. Tudomány Ünnepe,

Evolúcióelmélet és az evolúció mechanizmusai

transzláció DNS RNS Fehérje A fehérjék jelenléte nélkülözhetetlen minden sejt számára: enzimek, szerkezeti fehérjék, transzportfehérjék

Epigenetikai Szabályozás

A géntechnológia genetikai alapjai (I./3.)

VISSZATEKINTÉS AZ ELMÚLT 50 ÉV KIEMELKEDŐ CIKKEIRE A 26S PROTEASZÓMA POLIUBIKVITIN RECEPTOR ALEGYSÉGÉNEK KALANDOS AZONOSÍTÁSA

4. A humorális immunválasz október 12.

A Huntington kór patogenezisének vizsgálata Drosophila modell felhasználásával

ÖNÉLETRAJZ. Gyermekei: Lőrinc (1993), Ádám (1997) és Árpád (1997) Középiskola: JATE Ságvári Endre Gyakorló Gimnáziuma,

Több oxigéntartalmú funkciós csoportot tartalmazó vegyületek

Natív antigének felismerése. B sejt receptorok, immunglobulinok

Hogyan lesznek új gyógyszereink? Bevezetés a gyógyszerkutatásba

A bioenergetika a biokémiai folyamatok során lezajló energiaváltozásokkal foglalkozik.

A RecQ helikázok mechanobiokémiája

15. Fehérjeszintézis: transzláció. Fehérje lebontás (proteolízis)

Génmódosítás: bioszféra

A DNS replikációban kulcsszerepet játszó PCNA fehérje variánsok előállítása és rekombináns DNS technológia segítségével való kifejezése

PROGRAMFÜZET. "GENETIKAI MŰHELYEK MAGYARORSZÁGON" XIII. Minikonferencia SZEPTEMBER 12.

Bioinformatika és genomanalízis az orvostudományban. Biológiai adatbázisok. Cserző Miklós 2018

2. Ismert térszerkezetű transzmembrán fehérjék adatbázisa: a PDBTM adatbázis. 3. A transzmembrán fehérje topológiai adatbázis, a TOPDB szerver

Immunológia alapjai. 16. előadás. Komplement rendszer

CIÓ A GENETIKAI INFORMÁCI A DNS REPLIKÁCI

CzB Élettan: a sejt

A humán tripszinogén 4 expressziója és eloszlási mintázata az emberi agyban

H 2 O e aq + H 2 O + Ionizáció (e aq = hidratált elektron) H 2 O H 2 O OH + H Excitácót követő disszociáció

A humán P53 fehérje transzkripció elongációban betöltött, eddig nem azonosított szerepének jellemzése

9. előadás: Sejtosztódás és sejtciklus

A sejtfelszíni FasL és szolubilis vezikulakötött FasL által indukált sejthalál gátlása és jellemzése


EGYSEJTŰ REAKTOROK BIOKATALÍZIS:

A LEGFONTOSABB FOGALMAK ÉS MEGHATÁROZÁSAIK

GÉNMUTÁCIÓK. Génmutációk: egy gént érintő változások. pontmutációk: egy bázist érintő változás. bázisanalógokkal

Tantárgy tematikája: I. Félév

Az anafázis promoting complex (APC/C) katalitikus modulja Drosophila melanogasterben. Nagy Olga

TRANSZPORTFOLYAMATOK A SEJTEKBEN

A preventív vakcináció lényege :

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

1./ A neuron felépítése. Típusai. A membrán elektromos tulajdonságai: a nyugalmi és akcióspotenciál kialakulása. Idegrostok és típusai.

A citoszolikus NADH mitokondriumba jutása

A nukleinsavak polimer vegyületek. Mint polimerek, monomerekből épülnek fel, melyeket nukleotidoknak nevezünk.

MUTÁCIÓK. A mutáció az örökítő anyag spontán, maradandó megváltozása, amelynek során új genetikai tulajdonság keletkezik.

A plazma membrán mikrodomének szabályzó szerepe a sejtek növekedési és stressz érzékelési folyamataiban. Csoboz Bálint

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

Az Ig génátrendeződés


Hálózati modellek alkalmazása a molekuláris biológia néhány problémájára. Doktori (PhD) értekezés tézisei. Ágoston Vilmos

Bevezetés a rendszerbiológiába

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

Átírás:

A nem klasszikus polimerázok és a SUMO PCNAfüggő mechanizmusok szerepe a genom stabilitás fenntartásában Ph.D Tézisek GALI Himabindu Témavezető: Dr. Haracska Lajos Biológiai Doktori Iskola Szegedi Tudományegyetem Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológiai Központ Genetikai Intézet Szeged 2012

Bevezetés Az élő szervezetek DNS tartalma folyamatosan károsodik a (külső és belső forrásból származó) genotoxikus anyagok következtében. A külső források, mint az ultraibolya sugárzás (UV), az ionizáló sugárzás és egyéb kémiai anyagok egyes és kettős szálú DNS töréseket illetve számos különféle báziskárosodást okoznak. Ezek a DNS törések a fő akadályai a DNS replikációnak, valamint, amennyiben kijavítatlanul maradnak végül genomi átrendeződésekhez vagy a sejt halálához vezetnek. A belső károsító források azokat az anyagcsere folyamatokat jelentik, amelyek során a sejt normális körülményei között is keletkeznek DNS károsító anyagok. A belső forrásból származó károsodások a hidrolitikus és oxidatív reakciók következményei, és más sejtfolyamatok melléktermékei, s mint ilyenek természetes velejárói a sejtes környezetnek. A nagy gyakorisággal jelentkező számtalan típusú károsodás kiküszöbölésére a sejtek sokszoros védelmi rendszert dolgoztak ki. Ezek a folyamatok két fő kategóriába sorolhatók: a DNS hibajavítás és a DNS károsodás tolerancia. A számos különböző DNS hibajavító útvonal ellenére a sejtben folyamatosan jelen van bizonyos mennyiségű DNS károsodás, amit a sejtnek a DNS replikáció folyamán tolerálnia kell. A DNS károsodás jelenlétét egy ideig javítás nélkül eltűrő folyamatot DNA károsodás toleranciának nevezzük. A DNS károsodás tolerancia fő mechanizmusa a transzléziós szintézis (TLS). A transzléziós szintézis a DNS replikáció során történő károsodás elkerülést jelent, amelyet a nem-klasszikus DNS polimerázok hajtanak végre. Ez a folyamat magában foglalja a nukleotidok direkt beépítését az olyan típusú károsodásokkal szemben, melyek blokkolják a klasszikus DNS polimerázok által végzett replikációt, mivel azok aktív helyei képtelenek a különfajta károsodáshoz illeszkedni. Ez a folyamat hibára hajlamosító, hiszen a transzléziós szintézisért felelős enzimek csökkent másolási hűséggel illesztik be a nukleotidokat, mely tulajdonság képessé teszi őket a különböző károsodások által okozott szerkezeti torzulások tolerálására. A transzléziós szintézisben szerepet játszó nem-klasszikus polimerázok, az ún Y-családba tartozók: a polimeráz η, polimeráz ι, polimeráz ζ, polimeráz κ, és a Rev1 fehérje. A nem klasszikus polimerázok működésének feltétele, hogy a feltartóztatott klasszikus polimeráz lecserélődjön egy nem klasszikus polimerázra. A nem klasszikus polimeráz 2

ezután áthalad a károsodáson és egy második cserével a klasszikus polimeráz visszakerül a replikációs villához és folytatja a szintézist. Ez a cserefolyamat olyan segítő faktorok közvetítésével zajlik, mint például a PCNA molekula, amely a transzléziós szintézis fő szabályozójaként is imeretes. Az összes Y-családba tartozó polimeráz-homológ a Rad6 episztázis csoportba tartozik. A PCNA molekula TLS-ben betöltött szerepét a posztranszlációs módosításai irányítják. A replikációs villa feltartóztatásának hatására indukálódó módosítás lehet SUMOilálás, mono- és poliubikvitilálás. A Rad6 fehérje E2 ubikvitin-konjugáló enzimként funkcionál, amely kölcsönhat a Rad18 E3 ligázzal. A DNS károsodás replikációt feltartóztató hatására a Rad6 és Rad18 összehangolt működése szükséges a PCNA molekula 164-es lizinén történő monoubiqvitiláláshoz. Az Ubc13/Mms2 a Rad5-tel együttműködve tovább módosíthatja a PCNA-t egy nem-proteolitikus, K63 kapcsolódású poliubikvitin láncot építve. A PCNA SUMOilálás szerepe főként a hasadó élesztővel (Saccharomyces cerevisae) végzett vizsgálatokból ismert. Eszerint a PCNA Lys-164 aminosaván végbemenő SUMOilálás az Srs2 helikáz helyszínre toborzását végzi, ami letaszítja a Rad51 helikázt a DNS-ről. Ez segít megakadályozni mindenfajta nemkívánatos homológ rekombinációs folyamatot az S-fázis során. Habár a PCNA SUMOilálás létezését magasabbrendű eukarióták közül Xenopus és csirke sejtekben is leírták, a SUMO függő rekombináció szabályozást csak az olyan természetesen magas rekombinációs rátájú sejtek esetében tartottak lényegesnek, mint az élesztő. Csak mostanában, egy a mi munkánkkal párhuzamosan futó kutatás eredményeként igazolták a humán PCNA molekula SUMOilálását és kimutatták, hogy a SUMOilált PCNA preferenciálisan együttműködik a PCNA intereacting protein-nek (PARI) elnevezett újonnan leírt fehérjével. A PARI-ról feltételezik, hogy gátolja a nem megfelelő rekombinációs folyamatokat, azonban az emberi PCNA molekula SUMO módosításának direkt szerepét nem vizsgálták. Célkitűzések Az értekezés fő célja a DNS tolerancia mechanizmusoknak a genom stabilitásban és a rákos daganatok megelőzésében betöltött szerepének alaposabb megértése volt. Vizsgálatainkban célul tűztük ki a Polη, Rev1 és a Rev3 transzléziós polimerázok szerepének tisztázását valamint az emberi sejtekben a SUMO-PCNA függő 3

mechanizmusok megismerését. Ennek érdekében a következő kérdések megválaszolását tűztük ki célul: Ismert, hogy a PCNA központi szerepet játszik a DNA károsodásoknál bekövetkező polimeráz-csere folyamatokban. Ezért feltettük a kérdést: Mi a szerepe a Polimeráz η UBZ és a PIP doménjének a PCNA-vel való kölcsönhatásban és a replikációs fókuszhoz való hozzáférésben? A transzléziós szintézis polimerázok fontos szerepet játszanak a károsodott DNA templát átírásában, ezért feltettük a kérdést: Vajon a Rev1 és a Rev3 deficiencia hatással van az UV károsodott DNS replikációjára? A nem megfelelő rekombináció súlyos átrendeződéseket okoz a genomban. A PCNA SUMOilálása élesztőben a rekombináció szabályozását végzi. Nem ismertek annak a részletei, hogy az emberi sejtek hogyan bírkóznak meg a replikációs villa összeomlásával és a nem megfelelő rekombinációs eseményekkel. Vajon a SUMO-PCNA függő mechanizmusok konzerváltak az emberi sejtekben? Kísérletes megközelítések In vivo lokalizációs vizsgálatok DNS fiber assay Fehérjetisztítás Immunoprecipitáció Eredmények összefoglalása Az értekezés alapjául szolgáló vizsgálatok során kapott eredményeket az alábbiakban foglahatjuk össze: A Polimeráz η nak a PIP doménen keresztül való kötődése a PCNA molekulához a transzléziós szintézis szükséges feltétele a humán sejtekben, az Ub-modifikációhoz való direkt kötődés (az UBZ doménen keresztül) viszont nem szükséges a TLS-hez. 4

A Rev1 két módon tölt be koordináló szerepet a DNS károsodás elkerülésében, egy korai és egy késői útvonalban: Ezek a vizsgálatok a Rev1 BRCT doménjének a szerepét bizonyítják a mutagén transzléziós szintézisben. A Rev1, de a BRCT domén nélkül, szükséges a posztreplikációs hibajavítás során a hézagok betöltéséhez, amely a késői fázisben dominál. A Rev3 esszenciális a késői DNS károsodás tolerancia útvonalakban, míg az azonnali transzléziós szintézis folyamatok a Rev3-tól függetlenül is végbemennek. A humán PCNA in vivo és in vitro elsősorban SUMO1 által módosítódik. In vivo ez a módosítás szabályozza a rekombinációs gyakoriságot, amely alátámasztja a SUMO módosítás konzerváltságát és jelentőségét az emberi sejtekben. Közlemények jegyzéke Himabindu Gali, Szilvia Juhasz, Monika Morocz, Ildiko Hajdu, Karoly Fatyol, Valeria Szukacsov, Peter Burkovics and Lajos Haracska. (2012) Role of SUMO modification of human PCNA at stalled replication fork. Nucleic Acids Research (Manuscript in press) Jacob G. Jansen, Anastasia Tsaalbi-Shtylik, Giel Hendriks, Johan Verspuya, Himabindu Gali, Lajos Haracska, Niels de Wind. (2009) Mammalian polymerase ζ is essential for post-replication repair of UV-induced DNA lesions. DNA Repair.; 8(12):1444-51. Jacob G. Jansen, Anastasia Tsaalbi-Shtylik, Giel Hendriks, Himabindu Gali, Ayal Hendel, Fredrik Johansson, Klaus Erixon, Zvi Livneh, Leon H. F. Mullenders, Lajos Haracska, Niels de Wind. (2009) Separate Domains of Rev1 Mediate Two Modes of DNA Damage Bypass in Mammalian Cells. Mol Cell Biol.(11):3113-23. Narottam Acharya, Jung-Hoon Yoon, Himabindu Gali, Ildiko Unk, Lajos Haracska, Robert E. Johnson, Jerard Hurwitz, Louise Prakash, Satya Prakash. (2009) Reply to Sabbioneda et al.: Role of ubiquitin-binding motif of human DNA polymerase eta in translesion synthesis. Proc Natl Acad Sci U S A.106:(8) p.e21. Narottam Acharya, Jung-Hoon Yoon, Himabindu Gali, Ildiko Unk, Lajos Haracska, Robert E. Johnson, Jerard Hurwitz, Louise Prakash, Satya Prakash. (2008) Roles of PCNA-binding and ubiquitin-binding domains in human DNA polymerase eta in translesion DNA synthesis. Proc Natl Acad Sci U S A.; 105(46):17724-9. 5