Miðbiksmat í lífefnafræði - Sigríður Stefanía Hlynsdóttir

Nafn nemanda: Sigríður Stefanía Hlynsdóttir

Námsleið: Lífefnafræði 

Heiti ritgerðar: Rannsóknir á bindingu frumkvöðlaþáttarins PU.1 við samþjappað litni og opnun þess: Hlutverk ómótaðra svæða

Ágrip
Frumkvöðlaþættir hafa nýlega komið í ljós sem mikilvægir liðir umritunar við þroskun og í líffræði krabbameina. Þó svo að hefðbundnir umritunarþættir þurfi greiðan aðgang að DNA til að bindast, búa frumkvöðlaþættir yfir þeim einstaka eiginleika að geta bundist þjöppuðu, litnisagna-ríku litni og komið af stað breytingum á eðli frumunnar með því að endurmóta litni og opna það fyrir umritun. Frumkvöðlaþættir gegna aðalhlutverki þegar kemur að örlögum frumna og gætu verið lykillinn að því að leysa úr læðingi þá möguleika sem felast í frumu- og genameðferðum. Skilningur á lífefnafræðilegum undirstöðum frumuendurstillingar, er háð skilningi á frumkvöðlaþáttum, á því hvernig þeir binda og endurmóta litni. Purine rich sequence DNA-binding protein 1 (PU.1) er mikilvægur frumkvöðlaþáttur tjáður í blóðmyndandi frumum og gegnir hlutverki á mörgum stigum blóðmyndunar ferlisins. PU.1 hefur verið tengdur við hinar ýmsu blóðraskanir og sjálfsónæmissjúkdóma. Prótínið samanstendur af svipmótuðu DNA bindisvæði og ómótuðu svæði, eins og algengt er meðal frumkvöðlaþátta. Ómótuð svæðið er mikilvægt fyrir frumkvöðlavirkni PU.1, í gegnum illa skilgreinda ferla. Þetta svæði gæti verið mikilvægt til að draga að aðra umritunarþætti, eða það gæti víxlverkað við histón eða DNA litnisagna. Þó að PU.1 hafi verið skilgreint sem mögulegt meðferðarmark er lítið vitað um lífeðlisfræðilega og lífefnafræðilega eiginleika prótínsins. Við notumst við smFRET, sem sameinar staksameinda litrófsgreiningu með ómorkuflutnings mælingum, til að rannsaka hreyfifræði ómótaðra svæða. SmFRET er öflug leið til að rannsaka ómótuð svæði. Með því að merkja próteinið á völdum amínósýru leifum er hægt að kanna fjarlægðir innan ómótuðu svæðanna auk víxlverkanna milli tveggja sameinda. Einnar sameindar upplausn forðar því að notast sé við meðaltöl heildarsýnisins, og gerir okkur kleyft að fylgjast með skammvinnum atburðum og þar með misleitum kerfum. Með því að merkja ýmist PU.1 eða litnisagnir á mismunandi staðsetningum, getum við greint viðbrögðum hneppa PU.1 og borið kennsl á mikilvæg svæði fyrir virkni PU.1 Niðurstöður okkar sýna að PU.1 bindur stuttar DNA raðir sem innihalda þekkt bindisvæði PU.1 með mikilli bindisækni, og að bindingin hefur áhrif á lögun ómótaða svæðisins. Við höfum einnig auðkennt tvö aðskilin ástönd prótínsins sem sýna mismunandi eiginleika, með mismikla næmni gagnvart afmyndandi efnum og saltstyrkjum. Frumgögn benda til þess að þessi tvö ástönd sýni mismikla sækni gagnvart DNA sameindum. Að auki höfum við orðið vör við mögulega tvenndarmyndum, með mikilli bindisækni, sem hefur áhrif á ómótaða svæðið. Með því að skilgreina eðlisfræðilega undirstöðuatriði á bakvið virkni PU.1 opnum við fyrir mikla möguleika innan rannsókna á blóðmyndandi kerfinu og endurstillingu frumna. Rannsóknin mun ennfremur auka almennan skilning á ómótuðum svæðum prótína og á hlutverki frumkvöðlaþátta við frumuendurstillingu.

Doktorsnefnd
Pétur Orri Heiðarsson, dósent við Líf- og umhverfisvísindadeild HÍ
Erik Holmstrom, dósent við Háskólann Kansas
Eiríkur Steingrímsson, prófessor við Læknadeild HÍ