Molecular mechanisms maintaining telomeric DNA repeats in Saccharomyces cerevisiae
Moleculaire mechanismen die telomere DNA-herhalingen in Saccharomyces cerevisiae in stand houden
Telomeren zijn gespecialiseerde nucleoproteïnestructuren die de integriteit van het genoom behouden, maar tegelijkertijd unieke uitdagingen vormen voor DNA-replicatie. Met Saccharomyces cerevisiae als modelorganisme behandelt dit proefschrift van Yue Yao twee gerelateerde problemen: hoe telomerase wordt gereguleerd bij beschadigde telomeren, en hoe semi-conservatieve replicatie verloopt via telomere herhalingen.
In de gist Saccharomyces cerevisiae vereist de rekrutering van telomerase een directe interactie tussen het enkelstrengs telomeerbindende eiwit Cdc13 en de telomerase-subeenheid Est1. De cdc13-2-mutant verstoort deze interactie, wat leidt tot progressieve telomeerverkorting en replicatieve senescentie. We tonen aan dat deletie van het Mec1/ATR-kinase de cdc13-2-geassocieerde senescentie onderdrukt op een telomerase-afhankelijke manier, wat aangeeft dat Mec1 de telomerase-gemedieerde verlenging bij geërodeerde telomeren tegenwerkt.
Om replicatiestress in telomeer-DNA te onderzoeken, hebben we telomere herhalingen ingevoegd in een interne chromosomale locus om interstitiële telomere sequenties (ITS'en) te creëren en hebben we grove chromosomale herschikkingen (GCR's) gemonitord als maatstaf voor ITS-instabiliteit. We ontdekten dat de GCR-frequentie exponentieel toeneemt met de lengte van de ITS. Een genoombrede screening naar modificatoren van ITS-geïnduceerde GCR's bracht aan het licht dat defecten in essentiële DNA-replicatiefactoren de GCR-vorming verhoogden, terwijl mutaties in genen die betrokken zijn bij telomeeronderhoud, nucleotide-excisiereparatie en transcriptie de GCR's onderdrukten. Een ogenschijnlijke rol van het spindelassemblage-checkpoint bij het bevorderen van GCR's bleek een experimenteel artefact te zijn, voortkomend uit de combinatie van SAC-genverwijderingen met verlies van CIN8. Na correctie hiervoor bleek het SAC geen rol te spelen bij het bevorderen van GCR's.
Deze bevindingen identificeren gezamenlijk meerdere genetische mechanismen die de herhalingen van telomeren-DNA in stand houden en verduidelijken hoe telomeergerelateerde replicatiestress kan leiden tot genoominstabiliteit die relevant is voor veroudering en kanker.