Ubikvitinace patří k důležitým regulačním mechanismům buňky, které kontrolují různé biologické procesy mezi které patří diferenciace, transkripce a buněčné dělení. Buněčné dělení vyžaduje duplikaci celého genomu v průběhu S- fáze buněčného cyklu, která je následována rovnoměrným rozdělením genetické informace mezi dvě dceřiné buňky v průběhu mitózy. Nesprávná regulace buněčného dělení může vést k aneuploidii, tedy k abnormálnímu počtu chromozomů v buňce. Aneuploidie jsou známou příčinnou vzniku rakoviny. Systematická analýza genomu tisíců vzorků z rakovinných buněk ukázala, že většina nádorů má abnormální počet chromozomů. V mé dizertační práci jsem se zabývala studiem dvou proteinů, které jsou součástí ubikvitin- proteazomového systému, konkrétně deubikvitináza UCHL3 a ubikvitin ligáza Trim15. UCHL3 jsme identifikovali pomocí „high- throughput“ testování, které bylo cíleno na rozpoznání dosud neznámých faktorů regulujících buněčné dělení. Předchozí studie ukazují, že zvýšenou expresi UCHL3 můžeme najít v buňkách některých nádorů a to především ve vzorcích rakoviny tlustého střeva. Můj výzkum ukázal, že UCHL3 reguluje správné seskupení chromozomů v metafázi a jejich následné rozdělení do dvou dceřiných buněk. Ztráta (delece) UCHL3 vede k nesprávnému uchycení chromozomů k dělícímu vřeténku a k následnému chybnému rozdělení chromozomů jehož častým důsledkem je aneuploidie. S využitím proteomiky se nám podařilo určit potenciální substrát UCHL3, kterým je kináza Aurora B jež je pro správný průběh mitózy nezbytná. Výsledky proteomické studie se mi podařilo ověřit a ukázat tak, že UCHL3 se váže na Auroru B a že ji deubikvitinuje v počáteční fázi mitózy. V rámci své doktorské práce jsem se zabývala také studiem ubikvitin ligázy Trim15 a jejím vlivem na regulaci buněčného cyklu, adhezi a motilitu buněk. Aneuploidie a genetická nestabilita jsou průvodními jevy většiny druhů rakovin a adhezivita buněk hraje důležitou roli v invazivitě nádorového onemocnění a jeho schopnosti metastazovat. Výsledky mé práce poukazují na to, že oba studované proteiny mohou mít významnou úlohu v karcinogenezi.
Předběžná náplň práce v anglickém jazyce
Ubiquitin signaling is a key regulatory mechanism for many important cellular processes such as transcription, differentiation and cell division. Cell division requires duplication of all genetic material during S-phase followed by its precise partitioning between two daughter cells during mitosis. Misregulation of the complex mitotic machinery may lead to aneuploidy and genomic instability, known drivers of tumorigenesis. Indeed, systematic genetic analysis of many cancer tissues over the last decades, indicates the presence of severe chromosome abnormalities in thousands of cancer tissue samples. In this work, I investigated the function of two components of ubiquitin signaling, the deubiquitinating enzyme UCHL3 and the E3 ubiquitin ligase TRIM15. The hypothesized role of E3 ligase TRIM15 in the cell cycle regulation could not be confirmed by our experiments, but I observed an effect on cell adhesion and motility instead. UCHL3 was identified using high-content visual siRNA screen, as a critical factor controlling genome segregation and integrity. Interestingly, it has been previously reported that UCHL3 levels are altered in various cancer types, especially colon cancer. My data demonstrate that UCHL3 drives proper alignment of chromosomes at the metaphase plate by facilitating congression of polar chromosomes and by regulating recruitment of key kinetochore components necessary for formation of stable microtubule attachments. Depletion of UCHL3 leads to chromosome misalignment as well as defective kinetochore-microtubule attachments often leading to severe segregation errors such as lagging chromosomes. Using an unbiased proteomic approach, we identified a potential interactor and mediator of these phenotypes, the Aurora B kinase. I confirmed that UCHL3 interacts with Aurora B and I show that UCHL3 removes the non-proteolytic ubiquitin modifications of Aurora B. Since aneuploidy and the resulting genomic instability are hallmarks of many cancers, and cell adhesion plays an important role in tumor invasion and metastasis, our results suggest that both proteins could play a role in carcinogenesis.
- zadáno vedoucím/školitelem