Genome-wide UV-induced DNA Damage and Nucleotide Excision Repair in the context of R-loops
UV ışınları tarafından oluşturulan DNA hasarı ve bu hasarın nükleotid eksizyon mekanizması ile tamirinin R-loop'lar üzerinde incelenmesi
- Tez No: 855212
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ OGÜN ADEBALİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Genetik, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
R-loop'lar transkripsiyon sırasında sıkça meydana gelen nükleik asit yapılarıdır. Bu yapılar, yeni oluşan RNA'nın komplementer DNA zinciri üzerine bağlanmasıyla, karşı DNA zincirini tek iplikli bırakarak oluşurlar. R-loop'lar, helikazlar ve endonükleazlar gibi bir dizi düzenleyici protein tarafından çözülen dinamik yapılar olarak sıkı bir kontrol altındadırlar. Gen ifadesi düzenlemesi, transkripsiyon sonlandırma, immünglobulin sınıf değişim rekombinasyonu, telomer bakımı gibi önemli hücresel süreçlerde rol oynarlar. Ancak R-loop'lar, birikmeleri durumunda, çift zincir kırılmalarına ve genom bütünlüğünün bozulmasına neden olabilirler. UV maruziyeti, bitişik pirimidinler arasında kovalent bağlara yol açan fotokimyasal bir reaksiyonu tetikleyerek DNA üzerinde lezyonların oluşmasına neden olur. Bu lezyonlar, siklobütan pirimidin dimerleri (CPD'ler) ve (6-4) pirimidin pirimidon fotoürünlerinin ((6-4)PP'ler) olarak adlandırılır ve onarılmazlarsa mutasyonlara dönüşebilir. Nükleotid nükleotid eksizyon onarımı (NER), UV tarafından oluşturulan lezyonların onarımı için ana mekanizmadır. Şu ana kadar, R-loop'ların UV kaynaklı hasar oluşumuna ve bu hasarların NER mekanizmasıyla onarımına nasıl etki ettiğine dair net bir kanıt bulunmamaktadır. Bu çalışmada, insan ve Arabidopsis genomlarındaki UV tarafından oluşturulan hasarlar ile R-loop'lar arasındaki ilişkiye kapsamlı bir bakış sunulmaktadır. İlk olarak, genomda R-loop bölgelerindeki CPD hasarı oluşumu incelenmiş ve R-loop zincirleri ile diğer genomik bölgeler arasındaki hasar birikim oranlarının farklılkları moleküler dinamik (MD) simülasyonlarıyla ele alınmıştır. İkinci olarak, CPD onarım verimliliği, R-loop zincirleri ile diğer genomik bölgeler arasında karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ardından, R-loop'larda onarım verimliliği, mutasyon yükü açısından incelenmiştir. Bunun için, melanoma hastalarının genomları üzerindeki mutasyonların R-loop'lar ve diğer genomik bölgeler arasındaki farklı dağılımı analiz edilmiştir. Son bölümde, Hidden Markov Modelleri (HMM'ler), R-loop'ları regüle eden proteinlerin genomdaki farklı bağlanma durumları göz önüne alınarak insan genomunu sınıflandırmak için kullanılmış ve bu sınıflarda bulunan R-loop'lar hasar oluşumu ve onarım verimliliği açısından karşılaştırılmıştır. Bu çalışmanın bulguları, R-loop - NER ilişkisine geniş bir bakış sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
R-loops are three-stranded nucleic acid structures formed frequently during transcription when nascent RNA anneals on its complementary DNA strand, leaving the other DNA strand single-stranded. R-loops are dynamic structures that are formed and resolved by a number of regulator proteins such as helicases and endonucleases. Under this tight regulation, they play roles in important cellular processes such as gene expression regulation, transcription termination, immunoglobulin class switch recombination, telomere maintenance. However, upon accumulation, R-loops lead to double-strand breaks (DSBs) and genome instability. UV exposure leads to formation of bulky lesions on DNA by triggering a photochemical reaction that results in covalent bonds between adjacent pyrimidines. These bulky lesions are cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and (6-4) pyrimidine pyrimidone photoproducts ((6-4)PP) which might turn into mutations if not repaired. Nucleotide excision repair (NER) is the main mechanism for the repair of UV-induced lesions. To date, there is no clear evidence on how R-loops affect UV-induced damage formation and their repair by NER mechanism. Here, a comprehensive look at the relationship between R-loops and UV-induced damage formation and repair in human and Arabidopsis genomes is presented. Firstly, the R-loop locations determined by different methods and databases were compared in terms of genomic distribution and chromatin features, and the most reliable set of R-loops were selected for further analysis. Secondly, the aspects of UV-induced damage formation on R-loop are examined and the differences in CPD damage accumulation patterns between R-loop strands and other genomic regions are addressed with molecular dynamics (MD) simulations. Then, the efficiency of UV-induced damage repair is assessed comparatively between R-loop strands and other genomics regions. Additionally, repair efficiency on R-loops is examined from another perspective, mutational burden. To do this, the distribution of mutations on the genomes of melanoma patients on R-loops and other genomic regions is presented in comparison to other cancer genomes. In the final part, Hidden Markov Models (HMMs) is used to classify human genome into states considering the differential occupancy of R-loop regulatory proteins, and these states are compared in terms of damage formation and repair efficiency. Findings of this study provide a broadened sight for R-loop - NER relationship.
Benzer Tezler
- Genome-wide effects of DNA replication on nucleotide excision repair of UV-induced DNA lesions
UV kaynaklı DNA hasarının kesip çıkarmalı onarımı ile DNAreplikasyonunun genom çaplı etkileşimi
CEM AZGARİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
GenetikSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. OGÜN ADEBALİ
- Epigenetic determinants of nucleotide excision repair efficiency
Kesip çıkarmalı DNA onarım etkinliğinin epigenetik belirleyicileri
ARDA ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyolojiSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. OGÜN ADEBALİ
DR. ÖZNUR TAŞTAN OKAN
- Blue light dependent expression of vibrio cholerae photolyase
Vibrio cholerae fotoliaz enzimi ifadesinin mavi ışığa göre değişimi
ONUR ÖZTAŞ
- Expression, purification and characterization of high-fidelity DNA polymerase
Yüksek-duyarlı DNA polimeraz enziminin üretilmesi, saflaştırılması ve karakterizasyonu
KÜBRA TÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
- Genome-wide mapping of nucleotide excision repair in arabidopsis root and shoot & the fate of LYM1/2 proteins during nodulation in Medicago truncatula
Arabidopsis kökünde ve sürgünde nükleotid eksizyon onarımının genom çapında haritalanması ve Medicago truncatula'da nodülasyon sırasında LYM1/2proteinlerinin kaderi
DUĞÇAR EBRAR ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiKoç ÜniversitesiMoleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ÖZTAŞ