Doktorsvörn í líf- og læknavísindum Thejus B. Venkatesh

Miðvikudaginn 4. mars ver Thejus B. Venkatesh doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum við Læknadeild Háskóla Íslands.

Ritgerðin ber heitið: Hlutverk MITF-A ísóformsins í viðhaldi á stöðugleika erfðamengisins. A Novel Role of the MITF-A Isoform in Maintaining Genomic Stability.

Andmælendur eru dr. Lumír Krejčí, yfirmaður rannsóknarhóps við Masaryk University í Brno, Tékklandi, og dr. Libor Macůrek, yfirmaður rannsóknastofu við Institute of Molecular Genetics of the Czech Academy of Sciences í Prag, Tékklandi.

Umsjónarkennari var Stefán Þ. Sigurðsson, prófessor og leiðbeinandi var Linda Viðarsdóttir, lektor. Auk þeirra sátu í doktorsnefnd Eiríkur Steingrímsson, prófessor og Þorkell Guðjónsson, dósent.

Sædís Sævarsdóttir, prófessor og deildarforseti Læknadeildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðarsal Háskóla Íslands og hefst kl. 13.00.

Ágrip

Erfðamengi allra lifandi frumna er viðkvæmt fyrir margvíslegu áreiti sem getur haft áhrif á stöðugleika þess. Nauðsynlegt er að viðhalda stöðugleika erfðamengisins fyrir eðlilega frumustarfsemi, þar sem röskun á þessum ferlum getur leitt til myndunar krabbameina og annarra sjúkdóma. Þegar DNA skemmdir verða virkja frumur svokallað DNA skemmdarviðbragð sem samhæfir frumuhrings stjórnun og viðgerðarferli sem viðhalda stöðugleika erfðaefnisins. Álag við DNA eftirmyndun getur einnig valdið erfðafræðilegum óstöðugleika, meðal annars þegar eftirmyndunargaffall stöðvast og röskun verður á eftirmyndunarferlinu. Langvarandi álag við DNA eftirmyndun getur leitt til litningagalla og DNA-skemmda sem leiðir til uppsöfnunar á stökkbreytingum sem er eitt helsta einkenni krabbameina.

MITF er umritunarþáttur sem er þekktastur fyrir hlutverk sitt í líffræði sortufrumna og sortuæxla en hlutverk hans í viðhaldi stöðugleika erfðamengisins hefur lítið verið rannsakað. Rannsóknir hafa einkum beinst að MITF-M ísóforminu, sem tjáð er í sortufrumum og sortuæxlum. Hlutverk annarra MITF-ísóforma er mun síður skilgreint, en frumur aðrar en sortufrumur tjá aðallega MITF-A ísóformið.

Markmið þessa verkefnis var að rannsaka hlutverk MITF-A ísóformsins betur. Rannsóknin sýndi að MITF-A ísóformið er tjáð í flestum vefjum, þar á meðal í æxlisvef, og gegnir hlutverki í viðhaldi á stöðugleika erfðamengisins. Beinkrabbameinsfrumulínan U2OS var notuð til að rannsaka hlutverk MITF-A. Niðurstöður sýndu að hindrun á tjáningu MITF-A leiðir til TP53 uppsöfnunar, aukinnar tjáningar á P21 og fjölgun 53BP1-bletta í kjarna. Massagreining leiddi í ljós að MITF-A binst í ríkara mæli próteinum sem taka þátt í DNA eftirmyndun og DNA viðgerð, þar á meðal RPA og PARP1, samanborið við MITF-M. Frekari rannsóknir sýndu að við MITF-A skort eykst hraði DNA eftirmyndunar, sem bendir til verndandi hlutverks MITF-A í S-fasa frumuhringsins og þátttöku þess í viðhaldi á stöðugleika erfðaefnisins. Samhliða þessu minnkaði tjáning gena sem tengjast DNA eftirmyndun og DNA viðgerð.

Niðurstöður þessarar rannsóknar varpa þannig ljósi á áður lítt þekkt hlutverk MITF-A í DNA-eftirmyndun og í viðhaldi á stöðugleika erfðamengisins.

Abstract

The genome of all living cells is susceptible to various intra- and extracellular events that can compromise its stability. This genomic stability is crucial for the normal function of all cells, and failure to preserve genome integrity can lead to cancer and other diseases. In the event of DNA damage, cells activate the so-called DNA Damage Response to initiate DNA repair. Replication stress can also cause genomic instability. Replication stress interrupts the DNA replication process by stalling the active replication fork. If there is prolonged replication stress, it leads to genomic instability, which can result in DNA damage, chromosomal abnormalities, and mutations. MITF is a transcription factor best known for its roles in melanocyte biology and melanoma, but its function in genome maintenance remains incompletely understood. While most studies have focused on the MITF-M isoform, the roles of other isoforms remain largely unexplored. Interestingly, many non-melanocytic cells predominantly express the MITF-A isoform. Data presented in this project show that MITF-A is expressed in most tissues, including cancer tissues, and may function as a genome maintenance protein. In this study, we use the osteosarcoma cell line U2OS to uncover the non-melanocyte-specific role of MITF. We found that MITF depletion leads to TP53 accumulation, P21 expression, increased 53BP1 nuclear bodies, and high fork speed, suggesting a protective role in S phase, thus maintaining genomic stability. Differentially expressed genes upon MITF-A isoform knockdown show downregulation of genes associated with DNA replication and DNA repair. Mass spectrometry reveals that MITF-A shows increased interaction with proteins involved in DNA replication and repair, including RPA and PARP1, compared to MITF-M. Notably, data from single-molecule C-trap optical tweezer experiments show that MITF-A, but not MITF-M, stably binds RPA-coated single-stranded DNA. Replication dynamics revealed that MITF-A depletion led to an increase in replication fork speed, which is associated with reduced PARylation. Collectively, this study highlights MITF-A’s role in DNA replication and in maintaining genomic stability.

Um doktorsefnið

Thejus Byranayakanahalli Venkatesh fæddist árið 1995 í Bengaluru á Indlandi. Hann lauk háskólanámi í fiskifræði við Karnataka Veterinary, Animal and Fisheries Sciences University árið 2017.

Thejus lauk meistaragráðu í stofnfrumutækni árið 2019 frá Manipal Institute of Regenerative Medicine við Manipal University á Indlandi. Hann vann meistararitgerð sína á rannsóknastofu prófessors Colins Jamora þar sem hann rannsakaði sýklalyfjavirk peptíð í sáragræðslu og bandvefsmyndun (fibrosis) við Centre for Inflammation and Tissue Homeostasis, Institute for Stem Cell Biology í Bengaluru.

Foreldrar hans eru Venkatesh Murthy og Lakshmi Venkatesh.