Strukturne značilnosti heksanukleotidnih ponovitev G [spodaj] 4C [spodaj] 2 in C [spodaj] 4 G [spodaj] 2 povezanih z mutacijo C9orf72

diplomsko delo

Srna Anastasovska (Avtor), Boris Rogelj (Mentor)

Povzetek

Amiotrofična lateralna skleroza (ALS) je nevrodegenerativna bolezen, ki se kaže v odmiranju motoričnih nevronov v hrbtenjači, možganskem deblu in motoričnem korteksu. Posledica odmiranja nevronov je atrofija mišic in znaki odpovedi možganskih živcev. Vzroki za razvoj ALS še niso dobro pojasnjeni, vendar znanstveni dokazi kažejo, da imata genetika in okolje vlogo pri njenem razvoju. Na drugi strani nevropatološkega spektra je bolezen frontotemporalna demenca (FTD), ki prizadene frontalni in temporalni reženj možganov in se kaže v spremembah osebnosti in obnašanja. Tako kot pri ALS, tudi pri FTD natančen vzrok razvoja bolezni še ni pojasnjen. Glavna patologija, ki se pojavlja pri 90 % bolnikov z ALS in približno 60 % bolnikov s FTD, je agregacija jedrnega proteina TDP–43 v citoplazmi. V patologijo ALS so vključeni tudi drugi RNA–vezavni proteini. Glavni genetski vzrok je mutacija v genu C9orf72. Gre za heksanukleotidno razširitev (G4C2)n v prvem intronu gena C9orf72, ki se pri zdravih osebah ponovi do približno tridesetkrat, pri bolnikih pa je teh ponovitev nekaj deset do več tisoč. Predpostavljeni so trije mehanizmi vpliva mutacije na razvoj bolezni. Prvi je pomanjkanje proteina C9orf72, drugi je pridobljena toksičnost smernih (G4C2)n in protismernih (C4G2)n RNA, ki se prepišejo iz razširitve, ter tvorba RNA skupkov. Zadnji predpostavljeni mehanizem pa je pridobljena toksičnost dipeptidnih ponovitev, ki se iz smerne in protismerne RNA prepiše preko od ATG—neodvisne RAN translacije. V sklopu diplomskega dela smo raziskovali strukture smerne in protismerne RNA ponovitve, ki so posledica mutacije v genu C9orf72. Podrobneje smo raziskali sekundarno strukturo ponovitev (G4C2)n in (C4G2)n, ki je odvisna od števila ponovitev. Rezultati ponujajo boljši vpogled v mehanizme pridobljene toksičnosti RNA. Z in vitro transkripcijo smo pripravili RNA, ki smo jo nato uporabili za strukturne študije. Z nuklearno magnetno resonanco (NMR) smo pokazali, da vzorca (G4C2)8 in (G4C2)48 tvorita G–kvadruplekse v prisotnosti K+ ionov.

Ključne besede

amiotrofična lateralna skleroza;ALS;frontotemporalna demenca;FTD;gen C9orf72;heksanukleotidne ponovitve;G-kvadrupleksi;diplomska dela;

Podatki

Jezik:	Slovenski jezik
Leto izida:	2022
Tipologija:	2.11 - Diplomsko delo
Organizacija:	UL FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Založnik:	[S. Anastasovska]
UDK:	577.21:616.8-009.5(043.2)
COBISS:	128281091
Št. ogledov:	62
Št. prenosov:	10
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Angleški jezik
Sekundarni naslov:	Structural characteristics of hexanucleotide repeat expansions from C9orf72 mutation
Sekundarni povzetek:	Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease resulting in loss of motor neurons in the spinal cord, motor cortex and brainstem. As a result of neuronal loss muscle atrophy and signs of brain nerve weakness occur. The exact cause of ALS is yet to be determined, but scientific evidence has shown that genetics and environment have a role in degeneration of motor neurons and development of the disease. On the other side of the neuropathological spectrum is the disease frontotemporal dementia (FTD), which affects the frontal and temporal part of the brain and shows changes in behaviour and personality. Just like with the ALS, the cause of FTD is still unknown. In patients with ALS as wel as FTD, TDP–43 pathology was observed, where the RNA binding protein TDP–43 aggregates in the cytoplasm. Other RNA binding proteins are included in the development of ALS. The primary genetic cause for the diseases is the mutation in the C9orf72 gene, where a hexanucleotide repeat expansion GGGGCC appears in the first intron. Healthy individuals have around 30 repeats whereas individuals affected with the disease have ranging from ten to several thousand repeats. There are three proposed mechanisms of how the disease occurs. The first one is loss–of–function of the protein C9orf72, second is RNA toxicity, where the sense and antisense transcripts of the gene form RNA foci and last is DPR toxicity. Sense and antisense RNA can be translated through the process of RAN translation. In this thesis, research was focused on structural determination of longer sense and antisense RNA repeat expansion, as a result of the mutation in C9orf72 gene. The thesis shows detailed research of the (G4C2)n and (C4G2)n secondary structures of different repeat lengths, which would give a better understanding how RNA toxicity mechanism works. Using in vitro transcription, we prepared RNA constructs for examination. We used NMR spectroscopy to show that r(G4C2)8 and r(G4C2)48 form G–quadruplexes in the presence of K+ ions.
Sekundarne ključne besede:	amyotrophic lateral sclerosis;frontotemporal dementia;C9orf72;hexanucleotide repeat expansions;G-quadruplexes;Univerzitetna in visokošolska dela;
Vrsta dela (COBISS):	Diplomsko delo/naloga
Študijski program:	1000371
Konec prepovedi (OpenAIRE):	1970-01-01
Komentar na gradivo:	Univ. v Ljubljani, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo, UNI Biokemija
Strani:	28 str.
ID:	16401029