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Function of the human INO80 chromatin remodeling complex in DNA damage responses and cell cycle control

Title
Function of the human INO80 chromatin remodeling complex in DNA damage responses and cell cycle control
Authors
허신경
Issue Date
2007
Department/Major
대학원 분자생명과학부
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Abstract
INO80 는 ATP 를 가수분해 할 때 나오는 에너지를 이용해서 nucleosome 구조를 바꿀 수 있는 swi/snf based chromatin remodeling complex 의 family 중 하나이다. INO80 은 최근 효모에서 밝혀진 것으로 여러 개의 단백질로 이루어진 complex 를 이루고 있다. 효모에서 밝혀진 INO80 은 다른 ATP-dependent chromatin remodeling complex 와 마찬가지로 전사 조절에 관계될 뿐 아니라, DNA 이중 나선 절단을 복구하는데 있어서도 직접적으로 관련 있다. 포유류 genome 은 효모 INO80 유전자의 homolog (mammalian INO80) 를 가지고 있지만 mammalian INO80 의 기능에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 이런 이유에서, 본 논문에서는 DNA 손상 시 일어나는 세포내 반응에서와 세포주기 조절에 있어서 human INO80 의 기능을 알아보았다. 먼저, human INO80 이 siRNA 에 의해 조절 받는 세포들을 사용하였고, 이런 세포들은 성장속도가 느린 것을 관찰할 수 있었다. 좀더 세부적으로 세포주기를 분석한 결과, human INO80 은 S 기에서 G2 기로 세포주기가 진행될 때 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. siRNA 에 의해서 human INO80 이 조절 받는 세포에서는 DNA 가 손상 받았을 경우 S checkpoint 가 어느 정도 결점이 있음을 알 수 있었지만 G2/M checkpoint 를 발동시키거나 mitosis 를 행함에는 문제가 없음을 보았다. Affymetrix gene chip 분석을 통해서 human INO80 에 의해 조절 받는 유전자들에 대해 알아볼 수 있었고, S 기를 진행하는데 관련된 많은 유전자들이 human INO80 에 의해 조절 받고 있음을 알게 되었다. 또한 siRNA 에 의해 human INO80 의 정상적인 발현이 억제된 세포에서는 cyclin B 단백질의 발현이 감소되고, S 기에서 Cdc25C 의 조절이 비정상적으로 이뤄지고 있는 점으로 보아 human INO80 이 cyclin B 와 Cdc25C 단백질 발현을 조절함으로 S 기에서 G2 기의 진행을 조절하는 것임을 알게 되었다. 물론, human INO80 이 S 기에서 G2 기로 세포주기를 진행함에 있어서 어떻게 관여하는지는 좀더 면밀히 이해하는 것이 필요하다. 본 논문은 mammalian INO80 이 DNA 손상 시 나타나는 세포 내 반응과 세포주기 조절에 있어서 어떤 기능을 하는지를 처음으로 밝힌 것이라 할 수 있다. 이것은 새롭게 알려진 ATP-dependent chromatin remodeling complex 인 human INO80 의 기능을 이해하기 위한 중요한 단서를 제공한다고 볼 수 있다.;INO80 is a member of the family of the swi/snf-based chromatin remodeling complexes that are capable of altering nucleosome structure by using the energy of ATP hydrolysis. INO80 was recently identified from yeast and shown to exit as a multiprotein complex. Yeast INO80 is not only involved in transcriptional regulation like other ATP-dependent chromatin remodeling complexes, but it also has been shown to be directly implicated in DNA double strand break (DSB) repair. Mammalian genome possesses a homolog of yeast INO80 gene, however, little is known about the function of mammalian INO80. In this thesis, I investigated, for the first time, the function of human INO80 focusing on its potential roles in DNA damage responses and the regulation of cell cycle progression. For this, I used HeLa cells in which hINO80 is downregulated by the stable expression of specific siRNA. First, I found that the cells downregulated for hINO80 show a retarded growth to a large extent. By detailed cell cycle analysis, I then found that hINO80 plays an important role in the progression of cell cycle from S to G2 phase. Consistent with these results, the cells downregulated for hINO80 show some defect in S checkpoint after DNA damage. However, hINO80 is not required for mitosis or G2/M DNA damage checkpoint activation. I then performed Affymetrix gene chip analysis to determine the genes that are regulated by hINO80. A number of genes implicated in S phase progression were turned out to be regulated by hINO80. Finally, I found that the cells knock downed for hINO80 exhibited a defect in Cdc25C down regulation during S phase as well as decreased cellular levels of cyclin B, suggesting that hINO80 regulates the S to G2 progression by controlling Cdc25C and cyclin B. More experiments will be necessary to understand in detail how hINO80 contributes to the S to G2 cell cycle progression. This is the first characterization of mammalian INO80 with respect to the functions in DNA damage responses and cell cycle control. I believe that the results of this work provide important clues for understanding the functions of this newly identified ATP-dependent chromatin remodeling complex.
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