SMC5/6 proteinový komplex je klíčovým faktorem udržování integrity genomu a účastní se mimo jiné i oprav dvouvláknových zlomů DNA pomocí homologní rekombinace. Zapojení jednotlivých podjednotek SMC5/6 proteinového komplexu v drahách oprav poškození DNA bylo donedávna ne zcela jasné. Tato práce se zaměřuje na podjednotky SMC6B a NSE4A, které jsou součástí tohoto komplexu. Cílem práce bylo popsat genetickou interakci mezi funkcí SMC5/6 komplexu a další drahou zapojenou v opravách dvouvláknových zlomů, kterou je spojování nehomologních konců. Konkrétně byly předmětem našeho zájmu proteiny KU70 a LIG4. Za účelem prohloubení znalostí v této oblasti byli selektováni dvojití mutanti A. thaliana mezi podjednotkami SMC5/6 komplexu a již zmíněnými proteiny opravné dráhy spojování nehomologních konců. Dále byly hodnoceny fenotypy selektovaných dvojitých mutantů na kultivačním médiu bez genotoxických chemikálií a dvěma různými metodickými přístupy testována jejich senzitivita vůči vybraným genotoxickým chemikáliím na tuhém i v tekutém kultivačním médiu.
Anotace v angličtině
SMC5/6 protein complex is a key factor of maintaining genome stability. One of the important functions is repair of DNA double-strand breaks via homologous recombination. The role of SMC5/6 complex subunits in specific DNA damage repair pathways is not fully understood. This thesis is focused on SMC6B and NSE4A subunits of the SMC5/6 complex. Here, we focused on genetic interaction with the components of non-homologous end joining pathway that represents another double strand break repair pathway. Specifically, we focused on KU70 and LIG4 proteins. Firstly, we selected the double mutants lines in the SMC5/6 complex subunits and the KU70 and LIG4. Next, we analyzed growth phenotypes of the double mutants under ambient conditions. Lastly, we tested sensitivity to specific DNA-damaging agents and compared two cultivation techniques using both solid and liquid growth media.
Klíčová slova
SMC5/6 komplex, Arabidopsis thaliana, KU70, LIG4, oprava poškození DNA
Klíčová slova v angličtině
SMC5/6 complex, Arabidopsis thaliana, KU70, LIG4, DNA damage repair
Rozsah průvodní práce
62
Jazyk
CZ
Anotace
SMC5/6 proteinový komplex je klíčovým faktorem udržování integrity genomu a účastní se mimo jiné i oprav dvouvláknových zlomů DNA pomocí homologní rekombinace. Zapojení jednotlivých podjednotek SMC5/6 proteinového komplexu v drahách oprav poškození DNA bylo donedávna ne zcela jasné. Tato práce se zaměřuje na podjednotky SMC6B a NSE4A, které jsou součástí tohoto komplexu. Cílem práce bylo popsat genetickou interakci mezi funkcí SMC5/6 komplexu a další drahou zapojenou v opravách dvouvláknových zlomů, kterou je spojování nehomologních konců. Konkrétně byly předmětem našeho zájmu proteiny KU70 a LIG4. Za účelem prohloubení znalostí v této oblasti byli selektováni dvojití mutanti A. thaliana mezi podjednotkami SMC5/6 komplexu a již zmíněnými proteiny opravné dráhy spojování nehomologních konců. Dále byly hodnoceny fenotypy selektovaných dvojitých mutantů na kultivačním médiu bez genotoxických chemikálií a dvěma různými metodickými přístupy testována jejich senzitivita vůči vybraným genotoxickým chemikáliím na tuhém i v tekutém kultivačním médiu.
Anotace v angličtině
SMC5/6 protein complex is a key factor of maintaining genome stability. One of the important functions is repair of DNA double-strand breaks via homologous recombination. The role of SMC5/6 complex subunits in specific DNA damage repair pathways is not fully understood. This thesis is focused on SMC6B and NSE4A subunits of the SMC5/6 complex. Here, we focused on genetic interaction with the components of non-homologous end joining pathway that represents another double strand break repair pathway. Specifically, we focused on KU70 and LIG4 proteins. Firstly, we selected the double mutants lines in the SMC5/6 complex subunits and the KU70 and LIG4. Next, we analyzed growth phenotypes of the double mutants under ambient conditions. Lastly, we tested sensitivity to specific DNA-damaging agents and compared two cultivation techniques using both solid and liquid growth media.
Klíčová slova
SMC5/6 komplex, Arabidopsis thaliana, KU70, LIG4, oprava poškození DNA
Klíčová slova v angličtině
SMC5/6 complex, Arabidopsis thaliana, KU70, LIG4, DNA damage repair
Zásady pro vypracování
Zpracování literární rešerše na téma poškození DNA a mechanismy jeho opravy u rostlin.
Selekce dvojitě mutantních rostlin v podjednotkách SMC5/6 komplexu a proteinů zapojených v různých typech oprav DNA.
Analýza fenotypů dvojitě mutantních rostlin po indukci poškození DNA.
Zvládnutí molekulárně-biologických metod týkajících se projektu (izolace genomické DNA, polymerázová řetězová reakce, gelová elektroforéza).
Zásady pro vypracování
Zpracování literární rešerše na téma poškození DNA a mechanismy jeho opravy u rostlin.
Selekce dvojitě mutantních rostlin v podjednotkách SMC5/6 komplexu a proteinů zapojených v různých typech oprav DNA.
Analýza fenotypů dvojitě mutantních rostlin po indukci poškození DNA.
Zvládnutí molekulárně-biologických metod týkajících se projektu (izolace genomické DNA, polymerázová řetězová reakce, gelová elektroforéza).
Seznam doporučené literatury
Diaz, M., Pecinka, A., 2018. Scaffolding for Repair: Understanding Molecular Functions of the SMC5/6 Complex. Genes 9, 36.
Liu, C.H., Finke, A., Díaz, M., Rozhon, W., Poppenberger, B., Baubec, T., Pecinka, A., 2015. Repair of DNA Damage Induced by the Cytidine Analog Zebularine Requires ATR and ATM in Arabidopsis. Plant Cell 27, 1788 - 1800.
Manova, V., Gruszka, D., 2015. DNA damage and repair in plants - from models to crops. Front Plant Sci 6, 8.
Diaz, M., Pecinkova, P., Nowicka, A., Baroux, C., Sakamoto, Z., Gandhaa, P.Y., Jerabkova, H., Matsunaga, S., Grossniklaus, U., Pecinka, A., 2019. The SMC5/6 Complex Subunit NSE4A is Involved in DNA Damage 3 Repair and Seed Development. Plant Cell 31, 1579 - 1597.
Nowicka, A., Tokarz, B., Zwyrtkova, J., Dvorak Tomastikova, E., Prochazkova, K., Ercan, U., Finke, A., Rozhon, W., Poppenberger, B., Otmar, M., Niezgodzki, I., Krecmerova, M., Schubert, I., Pecinka, A., 2019. Comparative analysis of epigenetic inhibitors reveals different degrees of interference with transcriptional gene silencing and induction of DNA damage. Plant Journal, doi: 10.11111/tpj.14612
Seznam doporučené literatury
Diaz, M., Pecinka, A., 2018. Scaffolding for Repair: Understanding Molecular Functions of the SMC5/6 Complex. Genes 9, 36.
Liu, C.H., Finke, A., Díaz, M., Rozhon, W., Poppenberger, B., Baubec, T., Pecinka, A., 2015. Repair of DNA Damage Induced by the Cytidine Analog Zebularine Requires ATR and ATM in Arabidopsis. Plant Cell 27, 1788 - 1800.
Manova, V., Gruszka, D., 2015. DNA damage and repair in plants - from models to crops. Front Plant Sci 6, 8.
Diaz, M., Pecinkova, P., Nowicka, A., Baroux, C., Sakamoto, Z., Gandhaa, P.Y., Jerabkova, H., Matsunaga, S., Grossniklaus, U., Pecinka, A., 2019. The SMC5/6 Complex Subunit NSE4A is Involved in DNA Damage 3 Repair and Seed Development. Plant Cell 31, 1579 - 1597.
Nowicka, A., Tokarz, B., Zwyrtkova, J., Dvorak Tomastikova, E., Prochazkova, K., Ercan, U., Finke, A., Rozhon, W., Poppenberger, B., Otmar, M., Niezgodzki, I., Krecmerova, M., Schubert, I., Pecinka, A., 2019. Comparative analysis of epigenetic inhibitors reveals different degrees of interference with transcriptional gene silencing and induction of DNA damage. Plant Journal, doi: 10.11111/tpj.14612
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu bakalářské práce studenta Davida Šimka zahájil prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc. Student seznámil komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudku vedoucí práce Mgr. Evy Dvořák Tomaštíkové, Ph.D. a oponentky Mgr. Jitky Prachařové, Ph.D.
Student pak reagoval na připomínky a dotazy.
Prezentace studenta obsahovala tato témata:
- SMC komplexy - jejich charakteristika a funkce
- Reparace dvouřetězcových zlomů DNA (dráha NHEJ)
- Vztah SMC5/6 a C-NHEJ
- Selekce dvojitě mutantních rostlin A. thaliana smc6b-1 ku70 pro hodnocení existence genetické interakce komplexů SMC5/6 a C-NHEJ
- Fenotypová analýza dvojitého mutanta
- Hodnocení senzitivity mutanta smc6b-1 ku70 vůči genotoxickým chemikáliím
V rozpravě byly uvedeny následující připomínky či nastoleny tyto problémy:
- Formální chyby, nekvalitní dokumentace
- Somatické opravy DNA poškození - objasnění termínu
- Radiomimetická agens
- Statistické hodnocení - porovnávané parametry (XLSTAT, Addinsoft)
- Kritéria pro výběr zebularinu, mitomycinu C a bleomycinu v experimentech
- Reparační dráhy pro spojování nehomologních konců nezávislých na KU proteinech
- Metodika hodnocení sensitivity analyzovaných mutantů, faktory ovlivňující klíčení a růst
- Kritéria pro volbu koncentrace chemikálií v experimentech
Student na dotazy položené oponentkou práce a členy komise reagoval pohotově, se znalostí problematiky.