A Drosophila telomer védelmét szolgáló fehérjék fajképzésben betöltött lehetséges szerepének vizsgálata

Vedelek Balázs
A Drosophila telomer védelmét szolgáló fehérjék fajképzésben betöltött lehetséges szerepének vizsgálata.
Doctoral thesis (PhD), University of Szeged.
(2017) (Unpublished)

[thumbnail of Vedelek Balazs Disszertacio.pdf]
Preview
PDF (thesis)
Download (22MB) | Preview
[thumbnail of tézis füzet-magyar.pdf]
Preview
PDF (booklet)
Download (781kB) | Preview
[thumbnail of tézis füzet-angol.pdf]
Preview
PDF (booklet)
Download (785kB) | Preview

Abstract in Hungarian

Eukariótákban a lineáris kromoszómák végei egy speciális kromatin szerkezetbe szerveződnek, melyet telomernek nevezünk. A telomer meggátolja a különböző kromoszómák fúzióját és megakadályozza a kromoszóma végek degradációját, megőrizve a genom integritását. Ezekben a folyamatokban kulcsfontosságú szerepet játszik a telomer végét sapkaszerűen borító telomer capping komplex. Emlősökben shelterinnek nevezzük ezt a komplexet, melynek tagjai nagyfokú konzerváltságot mutatnak. A telomer biológiában érdekes kivételt képez a Drosophila nemzetség, mert ezekben a fajokban a telomer fenntartásának mechanizmusa és a capping komplex összetétele is jelentősen különbözik a kanonikustól. A Drosophila capping komplexet termininnek nevezzük. A terminin komplexet alkotó fehérjéknek nem ismertek homológjai a Drosophilák rokonsági körén kívül. Egyik legérdekesebb tulajdonságuk az, hogy gyors evolúciót mutatnak. A jelentős szekvencia különbségek ellenére ezek a fehérjék ugyanazt a funkciót látják el, és sok esetben ugyanazokkal a fehérjékkel hatnak kölcsön, mint más fajokban a kanonikus komplex tagjai. A gyors evolúció és a létfontosságú funkció, melynek a Drosophila telomer capping komplexnek meg kell felelnie, ellentmondásosnak tűnik. A sejtműködés során a fontos funkciókhoz általában konzervált fehérjék látják el, mert a legtöbb változás a fehérje működésképtelenné válását eredményezheti. Mégis előfordul, hogy egy-egy fontos funkciót gyorsan evolválódó protein lát el. Ilyen például egérben a PRDM9, mely a crossover kezdőpontok kijelölését végzi, vagy Drosophilában a Hmr és Lhr fehérjék, melyek a centromer kialakításában vesznek részt. Az evolúciós elmélet magyarázni képes, hogy egy élőlény miért használhat mégis gyors evolúciójú fehérjét ilyen fontos molekuláris szerepek betöltésére. Úgy tartják, hogy a gyorsan változó, ugyanakkor esszenciális funkcióval rendelkező PRDM9 és a Hmr és Lhr fehérjéknek van egy fontos evolúciós szerepük, mégpedig az, hogy felgyorsítják a speciációs folyamatokat azáltal, hogy meggátolják a hibrid utódok létrejöttét. Jelenleg nem bizonyított, hogy a Drosophila capping komplexnek van-e szerepe a hibrid sterilitásban, és ezzel a kromoszóma szintű reprodukciós izolációs mechanizmus része-e. Természetesen a gyors evolúció és konzervált funkció kettősségének feloldására más magyarázatokat is találhatunk, mint a fajképzésben betöltött szerep. Elképzelhető például, hogy a fehérjék működéséhez és a térszerkezetük fenntartásához nem igénylik a teljes polipeptidlánc konzerválódását. Főként genetikai kísérletek alapján feltételezzük, hogy a Drosophila capping komplex öt fehérjéből áll, a Verrocchio, a DTL, a HOAP, a HipHop és a HP1 fehérjékből. A termininnek a HP1 az egyetlen konzervált tagja, melynek funkciója nem korlátozódik a telomerre, míg a többi fehérje gyors evolúciót mutat és csak a telomeren található meg. Amennyiben két közel rokon fajból származó fehérje nem alkot komplexet, vagy a komplex funkciója sérül, akkor ezeknek a fehérjéknek szerepük lehet a fajképzésben. In vitro módszerekkel lehetőségünk van a fehérjék közti interakciónak és a DNS-kötésnek a vizsgálatára, azonban a terminin holokomplex összeállítására és vizsgálatára eddig még nem történtek ilyen jellegű kísérletek. Munkám során az először bioinformatikai módszerekkel részletesen megvizsgáltam a Drosophila terminin fehérjék evolúciós sebességét. A számításokba 21 fajt bevonva megállapítottam, hogy a komplex tagjainak interakciós doménjei is felgyorsult evolúciót mutatnak. Ez azt jelenti, hogy a fehérjék közti interakciók nem konzervált doméneken keresztül valósulnak meg, mely alapján elképzelhető, hogy a közel rokon fajokból származó komplex tagok már nem képesek interakcióra. A fehérjék homológia alapú molekula modellezéssel is próbálkoztam, azonban csak a Ver esetében sikerült közel megbízható modellt előállítanom. Ezt követően a Ver térszerkezetet és az aminosav konzerváltsági értékeket együtt vizsgálva prediktáltam, a DNS-kötésben, a magi lokalizációban és a szerkezet kialakításában feltehetően fontos aminosavakat. Immunprecipitációs adatok szerint, a Ver interakcióba lép a DTL-lel és a HOAP-pal, a DTL interakcióba lép a Ver, a HOAP és a HP1 proteinekkel, míg a HipHop kölcsön hat a HP1-gyel és a HOAP-pal, de nem lép kölcsönhatásba a Ver vagy a DTL fehérjékkel. A komplex további szerveződéséről, sztöchiometriájáról nincs információnk. Annak érdekében, hogy az öt fehérjéből álló komplexet izoláljuk, bakteriális rendszerben termeltettük a Drosophila melanogaster fehérjéket. Sikeresen előállítottam a HP1, a HOAP, a Ver és a DTL proteineket, a HipHop expressziós szintje azonban többféle expressziós plazmidot és indukciós körülményt kipróbálva is alacsony maradt. Mivel az interakciós adatok arra utalnak, hogy a HipHop nélkül is kialakulhat egy stabil komplex, a későbbiekben csak a sikerrel expresszált négy fehérjét vizsgáltuk...

Item Type: Thesis (Doctoral thesis (PhD))
Creators: Vedelek Balázs
Title of the thesis in foreign language: The Biochemical Characterization of Drosophila Telomere Capping Proteins and Their Potential Role in Speciation
Supervisor(s):
Supervisor
Position, academic title, institution
MTMT author ID
Boros Imre Miklós
tanszékvezető egyetemi tanár, MTA doktora, SZTE TTIK Biokémiai és Molekuláris Biológiai Tanszék
10000502
Blastyák András
tudományos munkatárs, PhD, MTA SZBK Genetikai Intézet
10013802
Subjects: 01. Natural sciences > 01.06. Biological sciences
Divisions: Doctoral School of Biology
Discipline: Natural Sciences > Biology
Language: Hungarian
Date: 2017. May 17.
Item ID: 3926
MTMT identifier of the thesis: 3267993
doi: https://doi.org/10.14232/phd.3926
Date Deposited: 2017. Mar. 20. 13:02
Last Modified: 2020. Jul. 16. 14:51
Depository no.: B 6218
URI: https://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/3926
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year