The repair of Topoisomerase 1 and 2 DNA-protein crosslinks in vivo

doktorski rad

• Naslov (hrvatski): Popravak križnih veza između DNA i topoizomeraza 1 i 2
• Autor: Ivan Antičević
• Mentor: Marta Popović (mentor)
• Član povjerenstva: Tvrtko Smital (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Dragomira Majhen (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Marko Močibob (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Biološki odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2023-11-17, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Biologija
• Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC): 577 - Biokemija. Molekularna biologija. Biofizika

Sažetak

DNA-protein crosslinks (DPCs) are frequent and damaging DNA lesions that affect all DNA transactions, which can lead to the formation of DSBs (double-strand DNA breaks), genomic instability and cell death. At the organismal level, impaired DPC repair (DPCR) is associated with cancer, aging, and neurodegeneration. Repair of the two most abundant enzymatic DPCs, involving topoisomerase 1 and 2 was studied in cell models, but data from organisms are still limited. Here, using a zebrafish model and human cells, we show that endogenous TOP1-DPCs are repaired by TDP1 and SPRTN through independent pathways. Notably, chemically induced TOP1-DPCs, using camptothecin or formaldehyde, require an epistatic action of both enzymes, and effectively prevent the accumulation of TOP1-DPC-related damage. Furthermore, we identified the zebrafish Tdp2 orthologue, Tdp2b, as the enzyme responsible for the removal of Top2-DPC residues. Reduced Tdp2 function, observed in both, living organisms and cellular models, causes significant phenotypic changes. This study provides the first insights into the repair of TOP1- and TOP2-DPCs in vivo.

Sažetak (hrvatski)

Križne veze proteina i DNA (eng. DPCs) su česte i štetne lezije DNA koje ometaju sve procese na DNA, što može dovesti do pojave dvostrukih lomova, genomske nestabilnosti i stanične smrti. Na razini organizma, neefikasan popravak križnih veza proteina i DNA povezan je s nastankom tumora, starenjem i neurodegeneracijom. Dok je popravak najčešćih enzimskih DPC-a, Topoizomeraze 1 i 2, pručavan u staničnim modelima, podaci o ovom popravku u organizmima još uvijek su nedostatni. U ovom istraživanju, koristeći model ribe zebrice i ljudske stanične kulture , pokazali smo in vivo da se endogeni popravak TOP1-DPC odvija putem enzima TDP1 i SPRTN, pri čemu ti enzimi djeluju neovisno jedan o drugome. Nadalje, DPC-evi s TOP1 inducirani kemijski, korištenjem kamptotecina ili formaldehida, zahtijevaju međusobno ovisno djelovanje oba enzima kako bi se učinkovito spriječilo nakupljanje oštećenja povezanih s TOP1-DPC-ovima. U ovom radu, pokazali smo kako je zebričin Tdp2 ortolog, Tdp2b, enzim odgovoran za uklanjanje ostataka Top2-DPC-a s DNA. Smanjenje aktivnosti Tdp2, kako u živim organizmima tako i u staničnim modelima, rezultira značajnim fenotipskim promjenama. Ovo istraživanje pruža prve uvide u mehanizme popravka TOP1- i TOP2-DPC-eva in vivo.

• Ključne riječi: TDP1; TDP2; Topoisomerase 1; Topoisomerase 2; DPC; zebrafish; SPRTN; DNA repair
• Ključne riječi (hrvatski): TDP1; TDP2; Topoizomeraza 1; Topoizomeraza 2; DPC; zebrica; SPRTN; DNA popravak
• Jezik: engleski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:039955
• Datum promocije: 2023
• Projekt: Šifra: UIP-05-2017; Naziv: Metode za interpretaciju medicinskih snimki za detaljnu analizu zdravlja srca; Naziv: Medical Image Interpretation Methods for a Detailed Heart Health Analysis; Voditelj: Irena Galić; Pravna nadležnost: Hrvatska; Financijer: HRZZ; Linija financiranja: Nema
• Studijski program: Naziv: Biologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: doktorski studij; Akademski / stručni naziv: doktor/doktorica znanosti u području prirodnih znanosti (dr. sc. natur.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Rad dostupan nakon; Datum isteka embarga: 2024-11-17
• Datum i vrijeme pohrane: 2023-11-29 12:15:35