A genom-integritás megőrzésének molekuláris mechanizmusai
Title in English
Molecular mechanisms of genome maintenance
Keywords in Hungarian
DNS-hibajavítás, helikáz, rekombináció
Keywords in English
DNA repair, helicase, recombination
Discipline
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
50 %
Ortelius classification: Molecular biology
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
40 %
Ortelius classification: Biochemistry
Biophysics (e.g. transport mechanisms, bioenergetics, fluorescence) (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Ortelius classification: Biophysics
Panel
Molecular and Structural Biology and Biochemistry
Department or equivalent
Department of Biochemistry (Eötvös Loránd University)
Participants
Gyimesi, Máté Harami, Gábor Nagy, Nikolett Sarlós, Kata
Starting date
2011-04-01
Closing date
2012-03-31
Funding (in million HUF)
9.600
FTE (full time equivalent)
3.89
state
closed project
Summary in Hungarian
A pályázat célja, hogy feltárjuk a homológ rekombináción alapuló DNS-hibajavító folyamatok molekuláris alapjait. A DNS-károsodások kijavításában és a genetikai információ pontos továbbadásában központi szerepet játszó RecQ-családbeli DNS-helikázok a baktériumoktól az emberig minden élő szervezetben megtalálhatók. Ezen enzimek hibás működése nagyban növeli a rákos megbetegedések kialakulásának esélyét és gyorsítja az öregedési folyamatokat. Miután az eredeti projektidőszakban felderítettük e helikázok DNS-szerkezet-átalakító működéseit, a hosszabbítás időszakában a helikázoknak a hibajavítás más kulcsfehérjéivel megvalósuló együttműködését fogjuk vizsgálni. Kísérleteinkben helyspecifikus fluoreszcens jeleken alapuló gyorskinetikai méréseket, valamint szerkezeti vizsgálatokat alkalmazunk. Mivel a RecQ-helikázok kulcsszerepet játszanak a genetikai információ megőrzésében, vizsgálatuk elengedhetetlen számos rákos megbetegedéshez vezető folyamat megértéséhez és szabályozásához.
Summary
The aim of this project is to elucidate the molecular basis of homologous recombination-based DNA repair processes. RecQ-family DNA helicases essentially contribute to the repair of DNA lesions and error-free transmission of genetic information during replicative processes. These enzymes are present in organisms ranging from bacteria to humans. Their malfunctions cause high cancer predisposition and accelerated ageing. After elucidating the DNA-restructuring molecular processes driven by BLM and RecQ helicases in the original project period, in the extension period we will focus on the interplay between the molecular activities of helicases and other proteins playing key roles in recombination-based repair processes. Our experimental setup includes transient kinetic assays using site-specific fluorescent labels as well as structural studies. As RecQ helicases are key players in the maintenance of the integrity of genetic material, research in this area is indispensable for understanding and controlling processes that lead to a range of cancerous diseases.
Final report
Results in Hungarian
A projekt során végzett munka az NNF78783 sz. projekt egyéves kiterjesztését képviseli. A projekt célja azoknak a mechanizmusoknak a felderítése volt, amelyek révén a RecQ-családbeli helikáz enzimek hozzájárulnak a genom épségének fenntartásához. A munka során az E. coli RecQ és a humán Bloom-szindróma (BLM) és RecQ5β helikázok működéseit vizsgáltuk. Meghatároztuk a Rad51 rekombináz nukleoprotein szálak felépülésének és lebomlásának mechanizmusát, illetve a BLM és RecQ5β helikázok hatását e folyamatokra. Felderítettük azt is, hogy az egyszálú DNS-kötő (SSB) fehérjével létesített kölcsönhatás hogyan befolyásolja a RecQ helikáz enzimatikus és DNS-átalakító aktivitásait. E mechanizmusok központi jelentőségűek a homológ rekombináció elindításában és minőségellenőrzésében, és ezáltal a genom épségének fenntartásában.
Results in English
The work performed in this project was a 1-year continuation of project NNF78783. The overall goal of the project was to elucidate the molecular mechanisms by which RecQ-family DNA helicases contribute to the maintenance of genome integrity. We investigated the action of E. coli RecQ and human Bloom’s syndrome (BLM) and RecQ5β helicases. We determined the mechanism of Rad51 recombinase nucleoprotein filament formation and disassembly, and the influence of BLM and RecQ5β helicases on these processes. We also determined how the interaction with single-stranded DNA binding (SSB) protein influences the enzymatic and DNA-restructuring activities of RecQ helicase. These mechanisms are crucial for the initiation and quality control of homologous recombination, a key process maintaining the integrity of the genome.
Sarlós, K., Gyimesi, M., Neuman, K.C., Kovács, M.: Mechanochemistry of DNA helicases., HFSP Meeting, Montreal, Canada, 2011
Sarlós, K., Gyimesi, M., Neuman, K.C., Kovács, M.: Temperature-dependent switch in the mechanochemical activity of RecQ helicases., Central European Meeting on Genome Stability and Dynamics, Bratislava, Slovakia, 2011
Harami, G., Gyimesi, M., Kovács, M.: Mechanism of D-loop disruption by the human Bloom’s syndrome helicase., 56th Annual Meeting of the Biophysical Society, San Diego, CA, USA, 2012
Gyimesi, M., Pires, R. H., Sarlós, K., Nagy, N. T., Módos, K., Kellermayer, M. S. Z., Kovács, M.: Dynamic switch between assembly states of the human Bloom’s syndrome helicase during homologous recombination., 56th Annual Meeting of the Biophysical Society, San Diego, CA, USA, 2012
