NEJ2: Identifizierung und Charakterisierung eines neuen Proteins in Säugern und Saccharomyces cerevisiae, assoziiert mit Telomerstrukturen und der Nicht-Homologen Rekombination von DNA-Doppelstrangbrüchen

Shah-Hosseini, Kijwasch (2005). NEJ2: Identifizierung und Charakterisierung eines neuen Proteins in Säugern und Saccharomyces cerevisiae, assoziiert mit Telomerstrukturen und der Nicht-Homologen Rekombination von DNA-Doppelstrangbrüchen. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) sind die schwerwiegendsten Formen von DNA-Schäden. Unrepariert können sie zum Zelltod führen. Die Nicht-Homologe Rekombination (NHEJ) ist einer der beiden Hauptmechanismen zur Reparatur von DSB. Der DNA-Ligase IV/XRCC4-Komplex in Säugern bzw. der Dnl4/Lif1p-Komplex in Hefe ist für den zusammenführenden Schritt des NHEJ, aber auch für pathologisch bedingte Telomerfusionen verantwortlich. Diese Arbeit beschreibt die Identifikation und Charakterisierung des neuen humanen Proteins hNej2 und seines Hefeorthologs scNej2p, welches ursprünglich von unserer AG als Interaktionspartner von Lif1p identifiziert wurde. Im Kontrast zu anderen NHEJ-Faktoren, ist eine scnej2-Deletion letal, was auf weitere essentielle Funktionen des scNej2p in Hefen hindeutet. ScNej2p interferiert mit der Formation des Dnl4/Lif1p-Komplexes und Überexpression von scNej2p reduziert die NHEJ-Effizienz in Hefen. Wir konnten zeigen, dass NEJ2 in Eukaryonten konserviert vorliegt, es in humanen Zellen ubiquitär exprimiert wird und dass die Interaktion zwischen Nej2 mit dem humanen XRCC4 konserviert ist. Die Überexpression von hNej2 in humanen Zellen ist letal. Durch eine transiente Expression konnte ein punktförmiges Muster im Nukleus von humanen und Hefe-Zellen gezeigt werden, welches in beiden Organismen an das Muster von Telomer- assoziierten Proteinen erinnert. Wir konnten hNej2 durch Colokalisierungen mit Telomer- assoziierten Proteinen, wie TRF2 (Telomer Repeat Faktor) und Mre11 in humanen Fibroblasten und der Interaktion mit PinX1, einem Telomeraseinhibitor, mit Telomerstrukturen assoziieren. Durch die Colokalisierung von hNej2 und PML-Körperchen, welche eine Reihe von DNA-Reparaturfaktoren beherbergen und mit der DNA-Schadensantwort, der alternativen Verlängerung der Telomere und der zellulären Alterung in Zusammenhang gebracht werden, konnte Nej2 in die DSB-Reparatur eingeordnet werden. Zusammengefasst gibt es Evidenzen dafür, dass NEJ2 ein neuer NHEJ- und Telomer- assoziierter Faktor ist, welcher möglicherweise als Verbindungsstelle zwischen DSB-Reparatur und dem Telomermetabolismus agiert. Weitere Studien sind nötig, um zu prüfen, ob NEJ2 der Faktor ist, der unter normalen Bedingungen NHEJ- vermittelte Telomerfusionen von freien Telomeren verhindert.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
NEJ2: Identification and characterization of a new Protein in mammals and S. cerevisiae, associated with Telomerestructures and non-homologous end-joining of DNA- Double-strandbreaks	English

Translated abstract:

Abstract

Language

DNA double-strand breaks are dangerous lesions that can lead to genomic instability and to cell death. Non-homologous end joining (NHEJ) is one of two pathways responsible for the repair of double-strand breaks in eukaryotic cells. XRCC4 (Lif1p in yeast) protein forms a complex with DNA ligase IV (Dnl4p) that rejoins two DNA ends in the last step of NHEJ to repair double strand breaks. Telomere fusions resulting from inhibition of telomere-protective factors are also generated by DNA ligase IV /XRCC4-dependent NHEJ. This report describes the identification and characterization of NEJ2, novel human and yeast proteins, originally identified by our group as an interaction partner of yeast Lif1p. In contrast to other factors with functions in NHEJ, scNej2p is essential in yeast pointing to other functions. ScNej2p interferes with Dnl4p and Lif1p complex formation and overexpression of scNej2p reduces efficiency of NHEJ in yeast. We could demonstrate that NEJ2 is conserved throughout the eukaryotic kingdom, that it is ubiquitously expressed in human cells and that the interaction of NEJ2 with human XRCC4 is conserved. Overexpression of hNEJ2 in human cells is lethal, but transeint expression reveals a dot-like pattern in the nucleus of human and yeast cells which is reminiscent of the pattern of telomere- associated proteins in both organisms. We could associate human Nej2 with telomere- associated proteins through colocalization with TRF2 (telomeric repeat factor 2) and Mre11 in human fibroblasts, and the interaction with the telomerase inhibitor PinX1. We could also demonstrate a transient colocalization of hNej2 and PML-bodies, which harbour several DNA-repair factors and are related to DNA-damage-respose, the alternative elongation of telomeres and cellular senescence. In summary, several lines of evidence indicate that NEJ2 is a novel NHEJ- and telomere- associated factor, which may act at the crucial interface of DNA double-strand break repair and telomere metabolism. Further studies will be necessary to prove if Nej2 is the factor that under normal conditions prevents free telomeric ends to be ligated by the DNA double-strand break repair pathway of NHEJ.

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