Medical sciences Medicine Medizin https://doi.org/10.17192/z2009.0600 Publikationsserver der Universitätsbibliothek Marburg Universitätsbibliothek Marburg Untersuchung der Funktionen von 53BP1 in der DNA-Demethylierung 2011-08-10 2009-09-30 2009 DNA demethylation DNA damage can be caused by various forms of genotoxic stress, including endogenous (reactive oxygen species, abnormal replication intermediates) and exogenous (UV, IR, and reactive chemicals) sources. DNA double-strand break (DSB) is believed to be one of the most serious lesions to cells because it can result in loss or rearrangement of genetic information, leading to cell death or carcinogenesis. The DNA damage response (DDR) involves multiple signal transduction pathways in that several different components act in concert to activate the cellular checkpoint. These components consist of sensors that sense DNA damage, signal transducers that generate and amplify the DNA damage signal, and effectors that induce cell cycle delay, programmed cell death, and DNA repair. Even though several candidate proteins have been implicated in DNA damage response, an official checkpoint-specific damage sensor is still unknown. 53BP1 seems to be one of the key-sensors of DNA DSBs, upstream of ATM. The function of 53BP1 is important for coupling ATM to its downstream targets, including p53 and Gadd45a. The activation of Gadd45a as a stress protein promotes epigenetic gene activation by repair-mediated DNA demethylation, thus linking both processes. DNA methylation is mediated by MBD2 as well as a class of DNMTs, which encompassing DNMT1, DNMT3a and DNMT3b. Recent studies have demonstrated that the DNA methylation mediated by DNMTs is associated with p53 signalling in maintaining genome stability. Since p53 is one of the downstream targets of 53BP1, it will be of interest to investigate the functions of 53BP1 in DNA demethylation and determine the possible link between 53BP1 and these related genes. The data presented here indicate that 53BP1 can induce DNA demethylation of single copy gene as well as repetitive elements in A549 cells. Meanwhile, the transient expression of 53BP1 can enhance DNA demethylation in combination with IR. Furthermore, the tumor suppressor gene RASSF1A was re-expressed following predominantly demethylation of CpG islands in the promoter analyzed by MSP and RT-PCR. Moreover, overexpression of 53BP1 caused a marked decrease in DNMT1 and DNMT3a mRNA expression as well as a significant increase in Gadd45a and MBD2 mRNA expression. To our best knowledge, the present study shows for the first time the involvement of 53BP1 in DNA demethylation process. Understanding the 53BP1-mediated network will certainly have an impact on numerous fields of medicine. However, how 53BP1 regulates different member of DNMTs need to be characterized. Further experiments of the precise mechanisms of 53BP1 in DNA demethylation may clarify this association and develop therapeutic alternatives designed to promote hypomethylation and re-activation of tumor suppressor genes. monograph ths Prof. Dr. Engenhart-Cabillic R. Engenhart-Cabillic, R. (Prof. Dr.) 2009-10-09 Wang, Linfang Wang Linfang doctoralThesis https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2009/0600/cover.png 78 application/pdf DNA-Demethylierung Klinik für Strahlentherapie Philipps-Universität Marburg Demethylierung opus:2483 ppn:216677769 Der DNA-Schaden kann durch verschiedene Formen von genotoxischem Stress, inklusive endogenen (reaktive Sauerstoffrradikale, irreguläre Replikationsprodukte) sowie exogenen (UV- und ionisierende Strahlung, reaktive Chemikalien) Faktoren verursacht werden. Ein DNA-Doppelstrangbruch (DSB) ist einer der schwerwiegendsten DNA-Schäden in der Zelle und kann zur Veränderung genetischen Information, Auslösung einer Reparaturantwort oder zum Zelltod bzw. Karzinogenese führen. Die Zellantwort auf dem DNA-Schaden involviert mehrere Signaltransduktionswege, in dem mehrere verschiedene Komponenten zur Aktivierung der Zellkontrollpunkte zusammen wirken. Die Komponenten bestehen aus den Sensoren, den Signaltransduktoren, welche das DNA-Schadenssignal erkennen und amplifizieren sowie den Effektoren, die den Zellzyklusarrest, den programmierten Zelltod und die DNA-Reparatur induzieren. Zwar sich an der Zellantwort des DNA-Schadens mehre Kandidatproteine beteiligen, ist ein spezifischer Sensor für die zelluläre Schadensantwort noch unbekannt. Das funktionelle „upstream“ Protein von ATM/ATR, 53BP1, hat sich als einer der Sensoren für DNA-DSB, herausgestellt und spielt eine wichtige Rolle bei der Anbindung des ATM zu seinen abwärts Targetproteinen inklusive p53 und Gadd45. Die Aktivierung des Gadd45 Proteins führt zur epigenetischen Genaktivierung durch die Reparatur-vermittelte DNA-Demethylierung und verbindet beide Prozesse. Die DNA Methylierung wird durch MBD2 sowie eine Klasse von DNMTs, welche DNMT1, DNMT3a und DNMT3b einschließen, vermittelt. Neue Studien haben gezeigt, dass die DNMTs-vermittelte DNA Methylierung assoziiert mit dem p53 Signaltransdutionsweg zur Beibehaltung der Genomstabilität ist. Da p53 eines der abwärts gelegenen Targetgene vom 53BP1 ist, wird es von Interesse sein, um die Funktionen 53BP1 in der DNA-Demethylierung zu untersuchen und die mögliche Verbindung zwischen 53BP1 und diese zusammenhängenden Gene zu bestimmen. Die experimentiellen Daten der vorliegenden Arbeit haben gezeigt, dass die transiente Expression des 53BP1 in A549 Zellen die DNA-Demethylierung von einzelnen Kopiegenen sowie repetitiven Elementen induzieren konnte. Desweiteren konnte 53BP1 die DNA-Demethylierung durch ionisierte Strahlung erhöhen. mit Hilfe der MSP und RT-PCR konnte die Demethylierung dessen Promoters und Reaktivierung des silenten Tumorsuppressorgens RASSF1A untersucht werden. Ausserdem führte die Überexpression von 53BP1 zu einer signifikant reduzierten Expression von DNMT1 und DNMT3a sowie erhörten Expression von Gadd45a und MBD2. Es ist das erste Mal gezeigt worden, dass 53BP1 in der DANN-Demethylierung beteiligt sein könnte. Weitere Experimente werden durchgeführt werden müssen, um die genauen Mechanismen des 53BP1 bei der DNA-Methylierung zu klären und therapeutische Alternativen zu entwickeln, die die Demethylierung und Reaktivierung von Tumorsuppressorgenen fördern. Medizin urn:nbn:de:hebis:04-z2009-06002 Investigation of the functions of 53BP1 in DNA demethylation English