title: Insights into telomere protection by the Ku heterodimer
Creators: name: Valuchová, Soňa
Publisher: name: :none
Year: 2014

description: Im Menschen spielt der Ku Heterodimer eine essenzielle Rolle indem er das Ende der Telomere beschützt. Er ist auch einer der Schlüsselfaktoren im DNA Doppelstrangbruch Reparaturmechanismus “Non-Homologous end joining” (NHEJ). Der Schutz der Telomere, deren Instandhaltung und auch NHEJ sind wichtig für die Genomintegrität eines Organismus, und Fehler in diesen Prozessen sind mit Krankheiten im menschlichen Organismus asoziiert. Die Funktion von Ku an den Telomeren ist erstaunlich, da nicht klar ist wie Ku das Telomer beschützen kann, ohne NHEJ zu aktivieren, was zu Telomerfusionen führen würde. In vielen Eukaryoten wird Ku benötigt um das Telomerende vor nukeolytischer Resektion, Rekombination und Fusion zu beschützen. Es wurde vorgeschlagen, dass Ku das Telomereende beschützt, indem es direkt an die DNA bindet. Um diese direkte DNA-Protein Interaktion zu testen, entwarf ich in vitro rekonstituierte humane und Arabidopsis thaliana Ku Komplexe mit Mutationen in konservierten DNA Resten die sich an der DNA-Protein Interaktionsoberfläche befinden. Ich analysierte die DNA Bindekapazität dieser mutanten Komplexe mit Hilfe biochemischer Verfahren und identifizierte Mutationen die die DNA Bindefähigkeit veränderten. Um die Signifikanz der Ku-DNA Bindung für Telomerbiologie zu evaluieren, testete ich funkionelle Komplementationen von humanen Zellen und A. thaliana mit ausgesuchten, mutierten Komplexen. Die Daten, die ich von den komplementierten A. thaliana Mutanten erhielt, deuten darauf hin, dass eine direkte Interaktion von Ku mit DNA für dessen Telomerfunktion notwendig ist. Weiters, schlage ich vor, dass die Ku-DNA Bindungsaktivitiät, im Hinblick auf telomerisches Chromatin, durch Telomerbindeproteine (TBPs) modifiziert wird. Allerdings sind die TBPs in Pflanzen noch nicht identifiziert worden, wahrscheinlich auf Grund von genetischer Redundanz in höheren Pflanzen. Um diese TBPs zu bestimmen, untersuchte ich das Genom der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii und charakterisierte auf biochemische Weise eine putatives TBP. Eine weitere Analyse dieses Gens könnte helfen, die TBPs in der Pflanzenlinie zu identifizieren.
description: The Ku heterodimer is an essential protein in human cells for its role in telomere protection. It is also a key factor in DNA double strand break repair via non-homologous end joining (NHEJ). Telomere protection and maintenance as well as NHEJ are important for genome integrity and deficiencies in these processes were associated with human diseases. The function of Ku at telomeres is puzzling as it is unclear how Ku protects telomeres without mediating NHEJ and telomere fusions. In many eukaryotes, Ku is required for protection of telomeres from resection by nucleases, recombination and fusion. It was proposed that Ku protects chromosome ends by directly binding to DNA. To investigate the Ku-DNA interaction, I designed and in vitro reconstituted human and Arabidopsis thaliana Ku complexes carrying mutations in conserved residues located on the DNA-protein interaction surface. I analyzed DNA binding capability of the mutant complexes by a set of biochemical assays and identified mutations that altered DNA binding. To study the significance of Ku-DNA binding for telomere biology I set up functional complementation of human cells and A. thaliana with selected mutated complexes. Data obtained from complemented A. thaliana ku mutants suggest that direct DNA interaction might be required for telomere function. I further propose that Ku-DNA binding activity is in the context of telomeric chromatin modified by telomere binding proteins (TBPs). However, the plant TBPs have not yet been identified, likely due to genetic redundancy in higher plants. To find plant TBPs, I surveyed the genome of the unicellular green algae Chlamydomonas reinhardtii and biochemically characterized one putative TBP. Further analysis of this gene might help to shed light on TBPs in the plant lineage.