A SWI/SNF2 családba tartozó fehérjék DNS-szerkezet változtató képességének szisztematikus vizsgálata
Title in English
Systematic biochemical study of DNA transactions performed by members of the SWI/SNF2 family of proteins
Keywords in Hungarian
SWI/SNF2 család, ATP függő DNS szerkezetváltozások, Drosophila genetika
Keywords in English
SWI/SNF2 family, ATP dependent DNA transactions, Drosophila genetics
Discipline
Molecular genetics, reverse genetics and RNAi (Council of Medical and Biological Sciences)
40 %
Ortelius classification: Molecular genetics
General biochemistry and metabolism (Council of Medical and Biological Sciences)
40 %
Ortelius classification: Enzimology
Molecular biology (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Ortelius classification: Molecular biology
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Department of Biochemistry and Molecular Biology (University of Szeged)
Starting date
2011-04-01
Closing date
2015-03-31
Funding (in million HUF)
29.994
FTE (full time equivalent)
2.79
state
closed project
Summary in Hungarian
A DNS a sejtmagon belül egy rendkívül kompakt, fehérjékkel alkotott komplex formájában van jelen. Régi a felismerés, hogy ez a kompaktság alapvetően megakadályozza az örökítőanyag hozzáférhetőségét és eképpen azt, hogy a benne tárolt információ realizálódjék a sejt működése során. A SWI/SNF2 családba tartozó fehérjék egy részének és más fehérjékkel alkotott komplexeinek szerepe az, hogy ATP függő módon, mintegy fellazítva a kompakt szerkezetet hozzáférhetővé tegyék a DNS-t különböző sejtmagi folyamatok számára, azonban számos rokonítható fehérjéről máig nem tudjuk, hogy milyen folyamatban és milyen módon vesznek részt. Új eredmények alapján állítható, hogy nemcsak DNS-fehérje interakciók, hanem bizonyos DNS szerkezetek szintén szubsztrátjai némely SWI/SNF2 családba tartozó fehérjéknek. Ez a fejlemény volt az alapja számos új kísérleti módszer megjelenésének, de ezek máig nem általánosan használtak az egyes fehérjék biokémiai jellemzésére. Jelentős részben ez az oka annak, hogy az új adatok nem kiterjeszthetők eddig nem karakterizált fehérjék funkciójának előrejelzésére. A pályázatban vázolt felvetés szerint egy részletes katalógusa azon DNS tranzakciós aktivitásoknak, melyek közösek, avagy csak bizonyos SWI/SNF2 tagokra korlátozódnak általános jelentőségű a szóban forgó család működésének megértéséhez. Egy ilyen átfogó vizsgálat támpontot adhat a vizsgált biokémiai jelenség finommechanizmusát illetően, prediktív értékű bizonyos ismeretlen szerepű gének funkcióját illetően, és hozzájárul emberi megbetegedések többsejtű modelrendszerének a kidolgozásához.
Summary
Yeast SWI/SNF2 protein is the founding member of a large family of proteins that are thought to alter nucleosome structure in an ATP dependent manner. It has just recently began appreciated that not only DNA protein interactions, but certain DNA structures are also targets for some SWI/SNF2 members. This conceptual advance provided an important step toward understanding the role of those SWI/SNF2 members that are not assigned yet to known biochemical processes. However, the available assay methods are seldom used for defining the spectrum of activities a particular protein possesses. Without cataloguing their biochemical potential the function of yet uncharacterized SWI/SNF2 members is not possible to foretell, and in fact, utility of available assay methods is questioned in some cases.
The proposed study, that is based on my previous experience studying this field, serves as an initiative toward the establishment of such a comprehensive inventory by cataloguing the DNA transaction specific activities of Drosophila SWI/SNF2 family members. In selected cases the predictive value of the results will be investigated by genetic means using Drosophila mutant strains to establish the significance of in vitro findings. The expected results will provide basis for understanding the mechanism of processes that are exploited in different biochemical contexts, will predict function for uncharacterized SWI/SNF2 members and have implications in the establishment of multicellular model systems for certain human diseases.
Final report
Results in Hungarian
A SWI/SNF2 családba tartozó fehérjék alapvetőek olyan sejtmagi folyamatok során, amelyek a DNS hozzáférhetőségét igénylik a mechanizmus során. Az alap elképzelés, hogy ezen enzimek a kromatin átrendeződésért felelősek az utóbbi években finomodott. A jelenlegi képünk szerint nemcsak DNS-fehérje interakciók, hanem bizonyos DNS szerkezetek szintén szubsztrátjai némely SWI/SNF2 családba tartozó fehérjéknek. Ebből következően filogenetikai alapon nem meghatározható egy adott fehérje biokémiai funkciója; hiszen az immáron nem csak a kromatin hanem a DNS szerkezetének manipulálása is lehet.
A pályázat felvetése szerint azok a különbségek, amelyek alapján a SWI/SNF2 fehérjék alcsaládokba tagolhatók prediktív értékűek arra, hogy egy adott fehérje milyen aktivitással bír, avagy nem bír. Ebből következően létrehozható egy olyan katalógusa azon biokémiai aktivitásoknak, amelyekkel a SWI/SNF2 fehérjék filogenetikailag is jellemezhetőek. A hipotézis szerint ezen fehérjecsalád eleddig nem vizsgált tagjainak aktivitása filogenetikai alapon előrejelezhető.
A vizsgálatok során belátható volt, hogy ez a fajta szétválasztás legalább egy alcsalád esetében nem működik, azaz egy alcsaládba tartozó fehérjék között biokémiai alapon különbség volt kimutatható. Egyes fehérjék karakterizálása sikeres volt abból a szempontból, hogy az eredmények rámutattak az in vivo kontextussal kapcsolatos modell hiányosságaira. Az adatok a DNS replikáció mechanizmusa leírásának pontosabb modelljéhez vezettek.
Results in English
Members of the SWI/SNF2 family of proteins are ATP dependent motors that are thought to alter nucleosome structure. The recent advances that not only DNA protein interactions, but certain DNA structures are also targets for some SWI/SNF2 members significantly complicated our understanding of the function of these proteins as their biochemical potential clearly much wider than previously imagined.
I proposed earlier that the biochemical activities that a given SWI/SNF2 member possesses are shared by other subfamily members but not, or only partially by other subfamily members. Thus, it is supposed that the catalogue of biochemical activities can be corresponded to phylogenetic classification to predict the function of yet uncharacterized SWI/SNF2 members.
However, the main conclusion of the project is that it is unlikely that such classification can be succesfully performed. On the contrary, at least in one case, clearly distinct biochemical activities can be assigned to closely related members of the same subfamily. However, and emphasizing the need of biochemical efforts, these approaches were highly influential to reconsider some aspects of current models of DNA replication mechanisms. Based on these considerations a model of DNA replication has been proposed that more closely approximates certain in vivo aspects of replication.
