Az uracil-DNS metabolizmus szerepe zebrahalakban
Az uracil előfordulhat a DNS-ben, az azt felépítő bázisok mellett (dCTP, dGTP, dATP, dTTP). Megjelenhet a citozinok oxidatív dezaminálódása által, illetve a nem megfelelő dTTP:dUTP arány következtében. Az utóbbi esetben a DNS polimerázok nem tudnak különbséget tenni a két bázis között, így azok sejtbeli koncentrációjától függ, hogy melyik kerül beépítésre a DNS-be. A megfelelő arány fenntartásáért a dUTPáz enzim felel, amely a dUTP-t dUMP-vé hidrolizálja. A genomban jelenlevő uracil eltávolítását többek között az uracil-DNS-glikoziláz enzimcsalád végzi [1].
A kísérleteink során különböző korú zebrahal embriókat vizsgáltunk. Ez a modell organizmus igen kedvelt manapság a kutatók körében, mivel könnyű, kevés költséget igénylő a fenntartása, fejlődésük meglehetősen gyors, és jó túlélést mutatnak a különböző megtermékenyítést követő eljárásokkal szemben. Ezek mellett további előnye, hogy egy olyan gerinces faj, amely 70%-os homológiát mutat a humán genommal [2].
Az embriógenezis során egy fontos mechanizmus a zigotikus enzim aktivációt (MZT: maternal-to-zygotic transition). A fejlődés ezen szakaszán az embrió törli az anyai eredetű utasításokat, és átáll az új zigotikus utasításokra a génexpresszió révén [3].
A megfelelő dezoxiribonukleozid-trifosztát (dNTP) szintek és arányok jelenléte a sejtben igen jelentősek a különböző funkciók rendeltetésszerű ellátásához. Ilyenek például a DNS hibajavítás, a DNS replikáció vagy a sejtciklus szabályozás. Az arányok esetleges felborulása, nem megfelelő szabályozása végzetes állapotokkal járhat a sejt számára, többek között akár mutációk, tumoros betegségek kialakulásához is vezethetnek [4][5].
Előzetes mérések alapján a zebrahalak esetén azt tapasztaltuk, hogy a genomi uracil szint az MZT előtt növekedett majd azt követően csökkenést mutatott. Ezen eredmények megerősítése érdekében további kísérleteket folytatunk, többek között egy új, továbbfejlesztett uracil-DNS detektáló módszert alkalmazunk. Továbbá a dNTP szinteket mérünk különböző stádiumú embriókban két különböző módszerrel [5][6]. Illetve vizsgáljuk a dUTPáz fehérje jelenlétét és expressziós szintjét a sejtekben.
[1] G. Róna et al., “Detection of uracil within DNA using a sensitive labeling method for in vitro and cellular applications,” Nucleic Acids Res., vol. 44, no. 3, pp. 1–13, 2016.
[2] C. Gutiérrez-Lovera, A. J. Vázquez-Ríos, J. Guerra-Varela, L. Sánchez, and M. de la Fuente, “The Potential of Zebrafish as a Model Organism for Improving the Translation of Genetic Anticancer Nanomedicines.,” Genes (Basel)., vol. 8, no. 12, Nov. 2017.
[5] M. T. Lee, A. R. Bonneau, and A. J. Giraldez, “Zygotic genome activation during the maternal-to-zygotic transition.,” Annu. Rev. Cell Dev. Biol., vol. 30, pp. 581–613, 2014.
[3] C. Pai and S. Kearsey, “A Critical Balance: dNTPs and the Maintenance of Genome Stability,” Genes (Basel)., vol. 8, no. 2, p. 57, Jan. 2017.
[4] J. E. Szabó, É. V. Surányi, B. S. Mébold, T. Trombitás, M. Cserepes, and J. Tóth, “A user-friendly, high-throughput tool for the precise fluorescent quantification of deoxyribonucleoside triphosphates from biological samples,” Nucleic Acids Res., vol. 48, no. 8, pp. e45–e45, May 2020.
[6] J. Purhonen, R. Banerjee, A. E. McDonald, V. Fellman, and J. Kallijärvi, “A sensitive assay for dNTPs based on long synthetic oligonucleotides, EvaGreen dye and inhibitor-resistant high-fidelity DNA polymerase,” Nucleic Acids Res., vol. 48, no. 15, pp. e87–e87, Sep. 2020.
szerző
-
Perey-Simon Viktória Berta
Biotechnológia
mesterképzs (MA/MSc)
konzulensek
-
Kelemenné Dr. Nagy Kinga
Egyetemi adjunktus, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék -
Dr. Surányi Éva Viola
Tudományos segédmunkatárs, doktorjelölt, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék -
Dr. Vértessy G. Beáta
egyetemi tanár, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék
