Publikation: The role of the oncoprotein DEK in DNA replication stress and damage repair
Dateien
Datum
Autor:innen
Herausgeber:innen
ISSN der Zeitschrift
Electronic ISSN
ISBN
Bibliografische Daten
Verlag
Schriftenreihe
Auflagebezeichnung
URI (zitierfähiger Link)
Internationale Patentnummer
Link zur Lizenz
Angaben zur Forschungsförderung
Projekt
Open Access-Veröffentlichung
Sammlungen
Core Facility der Universität Konstanz
Titel in einer weiteren Sprache
Publikationstyp
Publikationsstatus
Erschienen in
Zusammenfassung
The DEK oncoprotein is a chromatin architectural factor that has essential functions in the maintenance of heterochromatin integrity. It is an abundant and unique chromatin constituent showing no sequence homology to any other known protein, and is highly conserved among multicellular eukaryotes. DEK binds to DNA, RNA, and interacts with various chromatin components including histones. The affinity of DEK to its binding partners is determined by posttranslational modifications, predominantly by phosphorylation as well as poly(ADP-ribosyl)ation. When interacting with DNA, DEK preferentially binds to cruciform DNA structures which arise during perturbed DNA replication and the repair of DNA strand breaks.
Several lines of evidence, among others the frequent overexpression in highly malignant tumors and the positive correlation between DEK expression levels and chemoresistance, have led to the definition of DEK as a bona fide oncogene. On the other hand, investigation of a potential role of this protein in DNA repair revealed that DNA strand breaks are repaired less efficiently when DEK expression is downregulated leading to hypersensitivity towards genotoxic insults. DEK’s function as a positive regulator of DNA repair has been difficult to reconcile with a genuine tumor promoting activity, since cancer development is most often characterized by defects in DNA repair and genomic instability. This thesis aimed at elucidating this apparent conundrum by a detailed investigation of the impact of DEK on DNA damage susceptibility. The study focused on DNA replication stress as a characteristic source of DNA damage in hyperproliferating tumors.
The data obtained show that DEK renders cells less sensitive to DNA replication stress counteracting accumulation of replication stress-induced DNA damage. DEK facilitates replication fork progression, in particular under conditions of mild but prolonged replication stress, as occurring at the early stages of transformation. For this function, DEK was shown to depend on PARP1/2 activity. DEK’s proliferation promoting activity was also confirmed in the human cancer model of c-myc-induced replication stress. Furthermore, DEK was demonstrated to reduce damage transmission through mitosis to the next cell generation. Evidence for a role of DEK in the regulation of mitosis progression and chromosome congression was also gained. Finally, DEK localization was shown to be drastically and persistently affected by DNA replication stress, an effect that might be mediated by SUMO1-modification.
In sum, the study presented here proposes a model for DEK´s tumorigenic activity in which this protein contributes to circumvent the cell´s intrinsic barrier against cancerogenesis imposed by the DNA damage response thereby enabling proliferation under stress and eventually tumor growth and malignancy. This study discloses a novel mode of action of this protein frequently deregulated in aggressive tumors that bears the potential for new therapeutic approaches.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Das Onkoprotein DEK ist ein abundanter und einzigartiger Bestandteil des Chromatins, der keinerlei Sequenzhomologie zu anderen Proteinen aufweist und dennoch in multizellulären Eukaryoten hoch konserviert ist. DEK beeinflusst die Architektur des Chromatins und hat essentielle Funktionen in der Erhaltung der Heterochromatinintegrität. DEK bindet sowohl DNA als auch RNA und interagiert außerdem mit verschiedenen Chromatinproteinen, unter anderem mit Histonen. Das Bindeverhalten von DEK mit diesen Interaktionspartnern wird durch post-translationale Modifikationen, besonders durch Phosphorylierung und Poly(ADP-ribosyl)ierung, bestimmt. Interessanterweise ist die Bindung von DEK an DNA ist nicht sequenz-, sondern strukturspezifisch: DEK bindet bevorzugt an kreuzförmige DNA Strukturen, die während einer gestörten DNA Replikation oder der Reparatur von DNA Strangbrüchen auftreten.
Viele Beobachtungen, unter anderem die Überexpression von DEK in vielen bösartigen Tumoren und die Korrelation des Expressionsniveaus von DEK mit der Resistenz gegenüber chemotherapeutischer Behandlung, haben dazu geführt, dass DEK als ein bona fide Onkogen angesehen wird. Andererseits hat das Niveau der DEK Expression aber auch Einfluss auf DNA Reparaturprozesse: DNA Strangbrüche werden interessanterweise in Zellen mit verminderter DEK Expression nicht effizient repariert, was dazu führt, dass diese Zellen besonders sensitiv auf genotoxische Substanzen reagieren. Dieser positive Einfluss von DEK auf die Effizienz der DNA Reparatur ist nur schwer mit der weithin publizierten Tumor-fördernden Aktivität dieses Proteins in Einklang zu bringen. Denn die Entwicklung eines Tumors ist sehr häufig durch Defekte in der DNA Reparatur und daraus folgende genomische Instabilität gekennzeichnet. Das Ziel dieser Arbeit war es, diesen offensichtlichen Widerspruch aufzuklären, indem genau untersucht wurde, wie sich DEK auf die Anfälligkeit von Zellen gegenüber DNA Schädigung auswirkt. Hierbei stand vor allem Replikationsstress im Mittelpunkt, weil dieser eine charakteristische Quelle von DNA Schäden in hyperproliferativen Tumoren darstellt.
Im Zuge dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass DEK Zellen vor Replikationsstress schützt und so der Anhäufung von durch Replikationsstress induzierten DNA Schäden entgegen wirkt. Dabei begünstigt DEK das kontinuierliche Fortschreiten der Replikationsgabel besonders unter Bedingungen, die zu mildem aber anhaltendem Replikationsstress führen und daher vergleichbar sind mit den Bedingungen, die in frühen Phasen der Tumorentstehung herrschen. Zusätzlich konnte die Abhängigkeit dieser Funktion von der Aktivität der Proteine PARP1/2 gezeigt werden. DEK’s unterstützende Wirkung auf die Zellproliferation wurde außerdem in einem humanen Krebsmodellsystem, dem c-myc-induzierten Replikationsstressmodell, bestätigt. Außerdem konnte gezeigt werden, dass DEK die Verschleppung von DNA Schaden über die Mitose hinweg und somit die Weitergabe an die Tochterzellen verringert. Auch wurden Hinweise für eine Rolle von DEK in der Kongression von Chromosomen und der Regulation des Mitoseverlaufs erhalten. Schließlich konnte noch gezeigt werden, dass die zelluläre Lokalisation des DEK Proteins drastisch und lang anhaltend durch DNA Replikationsstress beeinflusst wird. Dieser Effekt könnte durch eine post-translationale Modifikation von DEK durch Sumoylierung bedingt sein.
Die vorgelegte Arbeit schlägt ein Modell für die tumorfördernde Eigenschaft von DEK vor: DEK unterstützt das Umgehen der zelleigenen Barriere gegen Krebsentwicklung, welche durch die DNA Schadensantwort errichtet wird. Somit ermöglicht DEK Zellproliferation unter Replikationsstressbedingungen und damit letztendlich auch Tumorwachstum und -entartung. Diese Arbeit beschreibt somit eine neuartige Funktionsweise des DEK Porteins, die neue Ansätze für die Therapie von aggressiven Tumoren, in denen DEK häufig dereguliert ist, aufzeigt.
Fachgebiet (DDC)
Schlagwörter
Konferenz
Rezension
Zitieren
ISO 690
DEUTZMANN, Anja, 2013. The role of the oncoprotein DEK in DNA replication stress and damage repair [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
@phdthesis{Deutzmann2013oncop-25970, year={2013}, title={The role of the oncoprotein DEK in DNA replication stress and damage repair}, author={Deutzmann, Anja}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }
RDF
<rdf:RDF xmlns:dcterms="http://purl.org/dc/terms/" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/" xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:bibo="http://purl.org/ontology/bibo/" xmlns:dspace="http://digital-repositories.org/ontologies/dspace/0.1.0#" xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/" xmlns:void="http://rdfs.org/ns/void#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" > <rdf:Description rdf:about="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/25970"> <dcterms:isPartOf rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/28"/> <bibo:uri rdf:resource="http://kops.uni-konstanz.de/handle/123456789/25970"/> <dcterms:title>The role of the oncoprotein DEK in DNA replication stress and damage repair</dcterms:title> <dc:language>eng</dc:language> <dspace:isPartOfCollection rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/28"/> <dcterms:issued>2013</dcterms:issued> <dc:rights>terms-of-use</dc:rights> <dcterms:abstract xml:lang="eng">The DEK oncoprotein is a chromatin architectural factor that has essential functions in the maintenance of heterochromatin integrity. It is an abundant and unique chromatin constituent showing no sequence homology to any other known protein, and is highly conserved among multicellular eukaryotes. DEK binds to DNA, RNA, and interacts with various chromatin components including histones. The affinity of DEK to its binding partners is determined by posttranslational modifications, predominantly by phosphorylation as well as poly(ADP-ribosyl)ation. When interacting with DNA, DEK preferentially binds to cruciform DNA structures which arise during perturbed DNA replication and the repair of DNA strand breaks.<br /><br /><br />Several lines of evidence, among others the frequent overexpression in highly malignant tumors and the positive correlation between DEK expression levels and chemoresistance, have led to the definition of DEK as a bona fide oncogene. On the other hand, investigation of a potential role of this protein in DNA repair revealed that DNA strand breaks are repaired less efficiently when DEK expression is downregulated leading to hypersensitivity towards genotoxic insults. DEK’s function as a positive regulator of DNA repair has been difficult to reconcile with a genuine tumor promoting activity, since cancer development is most often characterized by defects in DNA repair and genomic instability. This thesis aimed at elucidating this apparent conundrum by a detailed investigation of the impact of DEK on DNA damage susceptibility. The study focused on DNA replication stress as a characteristic source of DNA damage in hyperproliferating tumors.<br /><br /><br />The data obtained show that DEK renders cells less sensitive to DNA replication stress counteracting accumulation of replication stress-induced DNA damage. DEK facilitates replication fork progression, in particular under conditions of mild but prolonged replication stress, as occurring at the early stages of transformation. For this function, DEK was shown to depend on PARP1/2 activity. DEK’s proliferation promoting activity was also confirmed in the human cancer model of c-myc-induced replication stress. Furthermore, DEK was demonstrated to reduce damage transmission through mitosis to the next cell generation. Evidence for a role of DEK in the regulation of mitosis progression and chromosome congression was also gained. Finally, DEK localization was shown to be drastically and persistently affected by DNA replication stress, an effect that might be mediated by SUMO1-modification.<br /><br /><br />In sum, the study presented here proposes a model for DEK´s tumorigenic activity in which this protein contributes to circumvent the cell´s intrinsic barrier against cancerogenesis imposed by the DNA damage response thereby enabling proliferation under stress and eventually tumor growth and malignancy. This study discloses a novel mode of action of this protein frequently deregulated in aggressive tumors that bears the potential for new therapeutic approaches.</dcterms:abstract> <dc:date rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#dateTime">2014-01-22T11:05:55Z</dc:date> <dcterms:rights rdf:resource="https://rightsstatements.org/page/InC/1.0/"/> <dcterms:hasPart rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/25970/1/Deutzmann_259705.pdf"/> <dspace:hasBitstream rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/25970/1/Deutzmann_259705.pdf"/> <foaf:homepage rdf:resource="http://localhost:8080/"/> <void:sparqlEndpoint rdf:resource="http://localhost/fuseki/dspace/sparql"/> <dc:creator>Deutzmann, Anja</dc:creator> <dc:contributor>Deutzmann, Anja</dc:contributor> </rdf:Description> </rdf:RDF>