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The role of sister chromatid conformation during homology-directed repair of DNA double-strand breaks
Inès Prlesi
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Molecular Biosciences Molekulare Biologie
Betreuer*in
Daniel Wolfram Gerlich
DOI
10.25365/thesis.80549
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18934.34175.368653-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Während der G2 Phase müssen Zellen DNA Doppelstrangbrüche (DSBs) präzise mithilfe der Schwesterchromatide reparieren. Wie die lokale Chromatinarchitektur und die Doppelrolle von Cohesin diesen Prozess steuern, war jedoch unklar. In meiner Dissertation habe ich einen Einzelzellansatz mit „Vier-Enden“-RASER-FISH entwickelt, der gleichzeitig beide DSB-Enden auf der gebrochenen Chromatide und die entsprechenden Loci auf der intakten Schwester an definierten, Cas9-induzierten Bruchstellen auflöst. In Kombination mit Zellzyklus-Synchronisation, quantitativer Bildgebung und akuten Perturbationen von Cohesin- und Homologiereparaturfaktoren zeige ich, dass G2 DSBs konsequent eine Disjunktion der Enden in cis und eine verstärkte Annäherung der Schwestern erfahren. Die End-Separation erfordert loop-extrudierendes Cohesin, jedoch nicht kohäsives, Sororin-gebundenes Cohesin, während die Annäherung der Schwesterloci auch ohne Cohesin und zentrale HR-Faktoren erfolgt, was auf einen Cohesin- und HR-unabhängigen Kompaktierungsmechanismus hinweist. Meine Arbeit legt damit offen, wie die lokale 3D-Genomorganisation um DSBs herum orchestriert wird, und etabliert einen vielseitigen Rahmen, um reparaturassoziierte Chromatindynamik an einzelnen Loci zu untersuchen.
Abstract
(Englisch)
During G2, cells must repair DNA double-strand breaks (DSBs) accurately using the sister chromatid as a template. However, how local chromatin architecture and cohesin’s dual roles shape this process remain unclear. In my thesis, I developed a single-cell, “four-end” RASER-FISH assay that simultaneously resolves both DSB ends on the broken chromatid and the corresponding loci on the intact sister at defined Cas9-induced breaks. Combining this with cell-cycle synchronization, quantitative imaging, and acute perturbations of cohesin and homologous recombination factors, I show that G2 DSBs robustly undergo cis end disjunction and increased sister proximity. End separation requires loop-extruding cohesin but not cohesive, Sororin-bound cohesin, whereas sister engagement occurs even in the absence of cohesin and key HR factors, indicating a cohesin- and HR-independent compaction mechanism. My work thus uncovers how local 3D genome reorganization around DSBs is orchestrated and establishes a versatile framework to dissect repair-related chromatin dynamics at single loci.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
DNA-Doppelstrangbruch-Reparatur homologe Rekombination G2-Phase Cohesin-Komplex Chromatinarchitektur Genomintegrität RASER-FISH Schwesterchromatiden DNA-Dynamik Loop-Extrusion nukleare Organisation molekulare Mechanismen Genomstabilität DNA-Schadensantwort gezielte Brüche quantitative Mikroskopie Molekularbiologie Zellzyklus
Schlagwörter
(Englisch)
DNA double-strand break repair homologous recombination G2-Phase cohesin complex chromatin architecture genome integrity RASER-FISH sister chromatids DNA dynamics loop extrusion nuclear organization molecular mechanisms genome stability DNA damage response targeted breaks quantitative microscopy molecular biology cell cycle
Autor*innen
Inès Prlesi 
Haupttitel (Englisch)
The role of sister chromatid conformation during homology-directed repair of DNA double-strand breaks
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
95 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Pim Joannes Huis in t Veld ,
Fena Ochs
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC17793522
Utheses ID
78820
Studienkennzahl
UA | 794 | 620 | 490 |