Investigation of the functions of 53BP1 in 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 becaus...

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Main Author: Wang, Linfang
Contributors: Engenhart-Cabillic, R. (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2009
Klinik für Strahlentherapie
Subjects:
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Table of Contents: 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.