dc.contributor.advisor | Kramer, Wilfried PD Dr. | de |
dc.contributor.author | Ede, Christopher | de |
dc.date.accessioned | 2013-01-30T11:26:45Z | de |
dc.date.available | 2013-01-30T23:51:28Z | de |
dc.date.issued | 2010-02-25 | de |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-000D-F1C5-9 | de |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3526 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3526 | |
dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-3526 | |
dc.description.abstract | Die Umgehung von replikationsarretierenden
DNA-Schäden läuft in vivo mindestens über zwei Prozesse: homologe
Rekombination durch Schwesterchromatid-Interaktion (SCI) und
Postreplikative Reparatur (PRR). Die PRR wird zusätzlich in einen
fehlerfreien und einen fehlerbehafteten Weg unterteilt. Für
homologe Rekombination sind vor allem die Proteine Rad51 und Rad52
notwendig. Die fehlerbehaftete PRR erfolgt über Rev3- und
Rad30-abhängige Transläsionssynthese. Der Mechanismus der
fehlerfreien PRR ist dagegen noch weitgehend unklar. Bekannt ist
jedoch, dass die fehlerfreien Prozesse über Polyubiquitinierung des
PCNA am Lysin 164 durch das Heterodimer Mms2/Ubc13 und Rad5
stimuliert werden. Die Polyubiquitinierung erfolgt über das
Ubiquitin-interne Lysin 63. Nach bisheriger etablierter Lehrmeinung
gelten die fehlerfreie Postreplikative Reparatur und homologe
Rekombination als zwei voneinander unabhängige und alternativ
einsetzbare Prozesse. Die in dieser Arbeit gewonnenen Daten zeigen
dagegen, dass es sich bei der fehlerfreien PRR nicht um
HR-unabhängige Prozesse handeln kann:
o rad51 ist epistatisch zu mms2 in Bezug auf die Sensitivität gegen
4 NQO.
o rad51 ist epistatisch zu mms2 in Bezug auf die spontanen
Mutationsraten.
o Wie in rad51-Mutanten ist die Rate spontaner
Schwesterchromatid-Interaktionen in mms2-Mutanten ist leicht
erhöht.
o Die Frequenz 4 NQO-induzierter Schwesterchromatid-Interaktionen
ist in mms2- sowie in ubc13-Mutanten stark reduziert.
o Der ubc13-Phänotyp ist komplementierbar und von der katalytischen
Funktion des Ubc13-Proteins abhängig.
o Die Mutation des Ubiquitin-internen Lysin 63 führt zu einem mit
ubc13 vergleichbaren Phänotyp.
o Die Mutation des Substrats (PCNA-K164R) führt zu einem ähnlichen
Phänotyp wie in mms2 und ubc13 und ist epistatisch zu ubc13 in
Bezug auf die Sensitivität gegen 4 NQO.
Die Schwesterchromatid-Interaktionen wurden im Rahmen dieser Arbeit
mit einem System gemessen, welches neu in der Arbeitsgruppe von Dr.
W. Kramer entwickelt wurde. Es beruht auf der Messung einer
G418-Resistenz als Folge der Reversion einer direkten
Sequenzwiederholung. Anhand der in dieser Arbeit dargelegten Daten
lässt sich zeigen, dass die mit diesem System gemessenen Ereignisse
strikt von der homologen Rekombination abhängig sind:
o rad52-Mutanten weisen weder spontane noch 4-NQO-induzierte
Reversions-ereignisse auf.
o rad51-Mutanten weisen stark reduzierte 4 NQO-induzierte
Reversionsfrequenzen auf.
o Die spontane Reversionsrate in rad51 ist erhöht, was vermutlich
auf eine Anhäufung von SSA- gegenüber SDSA- bzw. DSBR-Ereignissen
zurückzuführen ist.
Durch genetische Interaktionsstudien zwischen rad30, rev3, rad51
und mms2 konnten Evidenzen gefunden werden, welche es
wahrscheinlich machen, dass die Polyubiquitinierung auch
Rev3-abhängige Mechanismen stimuliert und einen Einfluss auf
zusätzliche Prozesse hat:
o rad51 und rev3 sind synergistisch bei der Sensitivität gegen MMS.
Die zusätzliche Deletion von mms2 hat jedoch keinen weiteren
Einfluss auf die Sensitivität.
o rad51rad30 und mms2 sind additiv bis synergistisch bei der
Sensitivität gegen UV-Strahlung. mms2 und rad51rev3 sind dagegen
nur subadditiv.
Für die Funktion von Mms2/Ubc13 wurden anhand dieser Daten als
wahrscheinlichstes Modell eine Stimulation der Rev3-abhängigen
Prozesse sowie der homologen Rekombination durch direkte
Interaktion zwischen ubiquitiniertem PCNA und den beteiligten
Proteinen vorgeschlagen. Für Mph1, welches an der HR-abhängigen
fehlerfreie Umgehung von replikationsarre-tierenden DNA-Schäden
beteiligt ist, konnten die in dieser Arbeit gewonnenen Daten
zeigen, das die kürzlich in der Literatur beschriebene Auflösung
eines D-Loops nicht die einzige Funktion des Proteins sein
kann:
o mph1 weist eine Reduktion der Camptothecin-, MMS- und
4-NQO-induzierten Reversionsfrequenzen auf, wobei die Reduktion bei
4-NQO am deutlichsten ist.
o mph1 weist eine zu rad51 vergleichbare Erhöhung der spontanen
Reversionsrate auf.
o mph1 weist kaum eine Reduktion der 4-NQO-induzierten
Reversionsfrequenzen im his3-5"/his3-3"-Modul (Fasullo & Davis,
1987, Proc Natl Acad Sci USA, 84, 6215-6219) auf, welches
vermutlich hauptsächlich cross over-Ereignisse detektiert. | de |
dc.format.mimetype | application/pdf | de |
dc.language.iso | ger | de |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ | de |
dc.title | Untersuchungen zur Funktion der Gene MPH1 und MMS2 aus Saccharomyces cerevisiae bei der fehlerfreien Umgehung von replikationsarretierenden DNA-Schäden | de |
dc.type | doctoralThesis | de |
dc.title.translated | Studies on functions of the genes MPH1 and MMS2 from Saccharomyces cerevisiae during error free bypass of replication blocking DNA-lesions | de |
dc.contributor.referee | Kramer, Wilfried PD Dr. | de |
dc.date.examination | 2010-01-13 | de |
dc.subject.dnb | 570 Biowissenschaften, Biologie | de |
dc.subject.gok | WF 000 | de |
dc.subject.gok | WJL 100 | de |
dc.subject.gok | WJL 200 | de |
dc.description.abstracteng | in vivo error free bypass of replication
blocking lesions is done by at least two distinct processes:
homologous recombination via sister chromatid interaction (SCI) and
post replicative repair (PRR). Additionally PRR is divided into an
error free and an error prone sub branch. Homologous recombination
requires the proteins Rad51 and Rad52. The error prone PRR is done
via Rev3 and Rad30 dependant translesion synthesis, but the
mechanism of error free PRR still remains unknown. However,
polyubiquitylation of PCNA at lysine 164 in an Ubc13/Mms2 and Rad5
dependant manner seems to be a prerequisite for error free PRR and
is done via linking of ubiquitin-internal lysine 63. In literature,
postreplicative repair and homologous recombination are generally
described as two processes, alternatively used by cells to bypass
DNA-lesions. In contrast the data in this work shows, that both
error free PRR and homologous recombination are in fact not
independent of each other, but partially overlapping:
o rad51 ist epistatic to mms2 with regards to sensitivity against
4-NQO.
o rad51 ist epistatic to mms2 with regards to spontaneous mutation
rates.
o as in rad51-mutants, the rate of spontaneous sister chromatid
interactions is slightly increased in mms2-mutants.
o Frequency of 4-NQO-induced sister chromatid interactions is
severely decreased in mms2- as well as in ubc13-mutants.
o the phenotype of ubc13 can be complemented and depends on the
catalytic function of Ubc13 protein.
o Mutation of the ubiquitin internal lysine 63 causes a ubc13 like
phenotype.
o Mutation of the Mms2/Ubc13 substrate (PCNA-K164R) causes a
similar phenotype as deletion of MMS2 and UBC13 and the mutation is
epistatic to ubc13 with regards to sensitivity against 4-NQO. In
this work, sister chromatid interaction have been detected via a
system called “KanKanMX4” module, which was newly generated by the
group of Dr. W. Kramer. With this module we measured the
frequencies of G418-resistants generated via deletion of a direct
repeat. The data acquired showed, that reversion of the G418
resistance is strictly dependant on homologous recombination:
o rad52-mutants show neither spontaneous nor 4-NQO induced
reversions of the KanKanMx4 module.
o rad51-mutants show a severe reduction in 4-NQO induced reversion
frequencies.
o Spontaneous reversion rate in rad51 is increased, which is most
likley the result of an increase of SSA events and a simultaneous
decrease of SDSA and DSBR Through genetical interaction studies
between rad30, rev3, rad51 and mms2 evidences for
polyubiquitylation of PCNA being involved in Rev3-dependant
mechanisms could be found. Also evidences for involvement of other,
but still unkown mechanisms were found:
o rad51 and rev3 are synergistic with regards to sensitivity
against MMS, but additional deletion of mms2 doesn’t have any
further impact on the sensitivity.
o rad51rad30 and mms2 are additive to synergistic with regards to
the sensitivity against UV-irradiation. mms2 and rad51rev3 in
contrast are only subadditive.
Due to this data, as the most likely model for a function of
Mms2/Ubc13, a stimulation of Rev3 dependant processes as well as
the stimulation of homologous recombination through direct
interaction with polyubiquitylated PCNA was proposed. The data
acquired in this work also showed, that the recently proposed
function of Mph1 during cross over prevention might not be the only
task of Mph1:
o mph1 shows a reduction in camptothecin, MMS and 4-NQO induced
reversion frequencies, with the most severe reduction at
4-NQO.
o mph1 shows a similar increase in spontaneous reversion rate as
rad51.
o mph1 shows almost no reduction in the 4-NOQ induced reversion
frequencies measured with the his3-5"/his3-3"-module (Fasullo &
Davis, 1987, Proc Natl Acad Sci USA, 84, 6215-6219), which detects
primarily cross over events. | de |
dc.contributor.coReferee | Fritz, Hans-Joachim Prof. Dr. | de |
dc.subject.topic | Mathematics and Natural Science | de |
dc.subject.ger | Bäckerhefe | de |
dc.subject.ger | Saccharomyces cerevisiae | de |
dc.subject.ger | DNA-Reparatur | de |
dc.subject.ger | postreplikative Reparatur | de |
dc.subject.ger | homologe Rekombination | de |
dc.subject.ger | Transläsionssynthese | de |
dc.subject.ger | Replikationsarrest | de |
dc.subject.ger | Mph1 | de |
dc.subject.ger | Mms2 | de |
dc.subject.ger | Ubc13 | de |
dc.subject.ger | Polyubiquitinierung und Monoubiquitinierung von PCNA | de |
dc.subject.ger | pol30K164R | de |
dc.subject.ger | 4-NQO | de |
dc.subject.ger | MMS | de |
dc.subject.ger | UV-Schäden | de |
dc.subject.eng | Baker’s Yeast | de |
dc.subject.eng | Saccharomyces cerevisiae | de |
dc.subject.eng | DNA-repair | de |
dc.subject.eng | postreplicative repair | de |
dc.subject.eng | homologous recombination | de |
dc.subject.eng | translesion synthesis | de |
dc.subject.eng | replications arrest | de |
dc.subject.eng | Mph1 | de |
dc.subject.eng | Mms2 | de |
dc.subject.eng | Ubc13 | de |
dc.subject.eng | polyubiquitylation und monoubiquitylation of PCNA | de |
dc.subject.eng | pol30K164R | de |
dc.subject.eng | 4-NQO | de |
dc.subject.eng | MMS | de |
dc.subject.eng | UV-lesions | de |
dc.subject.bk | 42.13 | de |
dc.subject.bk | 42.20 | de |
dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2399-8 | de |
dc.identifier.purl | webdoc-2399 | de |
dc.affiliation.institute | Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultäten | de |
dc.identifier.ppn | 621458945 | de |