Detailansicht
Genetic analysis of Homologous Recombination at Arabidopsis thaliana telomeres
Christian Sailer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Ortrun Mittelsten-Scheid
DOI
10.25365/thesis.510
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30462.88423.169469-3
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Telomere sind die Enden von linearen Chromosomen. Ihre Hauptfunktion ist zu verhindern, dass die Enden als DNS DoppelStrangBrüche (DSB) erkannt werden. In höheren Eukaryonten geschieht dies durch die T-loop Struktur. Bei dieser Struktur invasiert das einzelsträngige 3’ Chromosomenende die doppelsträngige telomerische DNS. Es wird angenommen, dass dazu die Maschinerie der Homologen Rekombination (HR) benötigt wird. Anders als bei einem DNS Reperaturereignis wird der T-loop jedoch nicht aufgelöst. Wie dieses unterschiedliche Verhalten entsteht wird noch nicht verstanden. Proteine der HR Maschinerie, wie der MRN Komplex (MRE11-RAD50-NBS1) sind auch am Telomer zu finden. RAD51 und die BCDX2 (RAD51B-RAD51C-RAD51D-XRCC2) und CX3 (RAD51C-XRCC3) Komplexe sind notwending für den Schritt der Stranginvasion während der HR. Manche Studien schlagen auch eine Rolle der BCDX2 and CX3 Komplexe in der Auflösung der Zwischenstrukturen der HR vor. Doch obwohl es biochemische Daten zu diesen zwei Komplexen gibt, sind keine genetischen Daten vorhanden. Die Rolle der beiden Komplexe im Stoffwechsel des
T-loops sind unbekannt. In dieser Diplomarbeit verwendete ich Arabidopsis thaliana als Modellorganismus, um genetische Grundlagen der telomerischen Rekombination zu untersuchen. Mutaten in einem der fünf Gene, welche die BCDX2 and CX3 Komplexe bilden sind in Pflanzen vital. In Mäusen hingegen sind Mutationen in RAD51C und XRCC2 embryolethal. In dieser Diplomarbeit presentieren wir die ersten Daten über genetische Interaktionen zwischen den Genen, die für die Proteine der BCDX2 and CX3 Komplexe kodieren. Weiters untersuchten wir die Rolle von RAD51 und MRE11 im Stoffwechsel des T-loops. Um auf funktionelle Redundanzen innerhalb der BCDX2 and CX3 Komplexe zu testen, erzeugten wir Tripelmutanten mit ku70-/-. In dieser Mutante enstehen extrachromosomale, telomerische Ringe (t-circles), welche zur Betrachtung der HR an Telomeren verwendet werden können. Ich testete sechs verschiedene Mutantenkombinationen und konnte vier davon erzeugen. In diesen vier Tripelmutanten waren t-circles vorhanden. Ich scheiterte daran rad51c-1 xrcc3-1 ku70-1 und
mre11-3 rad51c-1 ku70-1 Tripelmutanten zu erzeugen. Die Segregationsanalyse enthüllte Nicht-Mendelische Segregation der F2 Populationen beider Mutantenkombinationen. Weitere Analysen brachten eine Translokation zum Vorschein, welche für das Nicht-Mendelische Verhalten der rad51c-1 xrcc3-1 Mutantenkombination verantwortlich war. Diese Translokation verband die beiden Gene physisch. Im Falle der mre11-3 rad51c-1 Mutantenkombination kennen wir den Grund für das Nicht-Mendelische Verhalten noch nicht. Um dies zu erklären werden weitere Experimente benötigt.
Abstract
(Englisch)
Telomeres are the end of linear chromosomes. The main function of telomeres is to protect the chromosome end from being recognized as a DNA Double Strand Break (DSB). In higher eukaryotes this is achieved by a T-loop structure. In this structure the single stranded 3’ chromosome end invades the duplex telomeric DNA. It is thought that this process requires the Homologous Recombination (HR) machinery. Unlike a DNA repair event, the T-loop structure is not resolved. How this bi-modal behavior at telomeres is achieved is not understood. Proteins of the HR machinery, like the MRN (MRE11-RAD50-NBS1) complex, are located at telomeres. RAD51 as well as the BCDX2 (RAD51B-RAD51C-RAD51D-XRCC2) and CX3 (RAD51C-XRCC3) complexes are necessary for the strand invasion step of HR. Some studies also suggest a resolving role of the BCDX2 and CX3 complexes. Even though biochemical data on these two complexes exist, genetic data is missing. The role of these complexes in T-loop metabolism is unknown. In this thesis I utilized Arabidopsis thaliana as a model system to examine genetic requirements of telomeric recombination. Mutations in one of the five genes building the BCDX2 and CX3 complexes are viable, which is in contrast to mice, where mutations in RAD51C and XRCC2 are embryo-lethal. In this thesis we present the first data on genetic interaction between genes encoding proteins of the BCDX2 and CX3 complexes. We also investigated the role of RAD51 and MRE11 in T-loop metabolism. To test for functional redundancies within the BCDX2 and CX3 complexes, we generated double and triple mutant combinations of recombination genes with ku70-/-. This mutation results in extra-chromosomal telomeric circles (t-circles) that can be used to monitor HR at telomeres. I tested six different mutant combinations and obtained triple mutants for four of them. In all four triple mutant combinations, t-circles were present. However, I failed to obtain rad51c-1 xrcc3-1 ku70-1 and mre11-3 rad51c-1 ku70-1 combinations. Segregation analysis revealed a Non-Mendelian segregation in F2 populations derived from both crossings. Further analysis revealed a translocation to be the cause for the Non-Mendelian behavior in the rad51c-1 xrcc3-1 combination. This translocation physically linked the two genes. In case of the mre11-3 rad51c-1 combination we do not know the reason for the Non-Mendelian behavior yet. Further experiments will be needed to answer this question.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
telomeres homolgous recombination segregation analysis
Schlagwörter
(Deutsch)
Telomere Homologe Rekombination Segregationsanalyse
Autor*innen
Christian Sailer
Haupttitel (Englisch)
Genetic analysis of Homologous Recombination at Arabidopsis thaliana telomeres
Paralleltitel (Deutsch)
Genetische Analyse der Homolgen Rekombination an Arabidopsis thaliana Telomeren
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
98 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ortrun Mittelsten-Scheid
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.43 Pflanzengenetik
AC Nummer
AC06767637
Utheses ID
386
Studienkennzahl
UA | 490 | | |