Role of RECQ4-MUS81 interaction in genome maintenance

• Autores: Raghib Ashraf
• Directores de la Tesis: Lumir Krejci (dir. tes.)
• Lectura: En la Masarykova Univerzita (Brno) ( Chequia ) en 2025
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel González Blanco (voc.), Pavel Janščák (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: is.muni.cz
• Resumen
  • English

    Genome maintenance is a core requirement for cellular viability, and DNA replication, repair, and recombination are major processes involved. RECQ4 emerged as a crucial component in these processes, as evidenced by its mutation-linked diseases, such as RTS, Baller-Gerold, and RAPADILINO Syndromes. These patients are characterized by aneuploidy and mitotic errors, which are partial manifestations of replication stress caused by a buildup of unresolved replication intermediates. MUS81 complexes are established structure-specific endonucleases to resolve these intermediates, recent studies indicated the involvement of RECQ4-MUS81 coordination in resolving recombination-induced intermediates, although its mechanistic aspect remains elusive. This thesis aimed to explore the RECQ4-MUS81 cooperation in genome maintenance by setting up an ex vivo model system. Aims were focused on analyzing classical phenotypes, including UFBs resulting from RECQ4 and MUS81 depletion and their coordination, along with validation of their physical interaction. Additionally, we also set to explore the role of RECQ4-MUS81 interaction on telomere maintenance in reference to ALT status, on other resolution pathways involving BLM and GEN1, as well as its potential role in disease development, such as RTS syndrome. To achieve these objectives, we established stable inducible cell lines and employed co-immunoprecipitation, immunoblotting, live-cell imaging, and immunofluorescence coupled with FISH. Our findings validated the conserved region in RECQ4 necessary for its association with MUS81 ex vivo. Depletion of RECQ4 or absence of conserved region caused mitotic delays, chromosome misalignment, and UFB accumulation, which were rescued by wild-type RECQ4. This interaction was essential for the formation of MUS81 foci at telomeres and ALT-associated PML bodies. Additionally, one of the RTS-associated mutations showed similar phenotypes, including loss of RECQ4-MUS81 interaction. Our finding emphasizes the crucial function of RECQ4-MUS81 interaction to keep a check on replication intermediates, preserving genome integrity, and linking the possible molecular mechanisms underlying RTS and associated syndromes

  • čeština

    Udržování genomu je základním předpokladem životaschopnosti buněk a replikace, opravy a rekombinace DNA jsou hlavními procesy, které se na něm podílejí. RECQ4 se ukázal jako klíčová složka těchto procesů, což dokazují onemocnění spojená s jeho mutacemi, jako jsou RTS, Baller-Geroldův a RAPADILINO syndrom. Tyto pacienty charakterizují aneuploidie a mitotické chyby, což jsou částečné manifestace replikačního stresu způsobené nahromaděním nevyřešených replikačních intermediátů. Komplexy MUS81 jsou strukturně specifické endonukleázy sloužící ke štěpení těchto intermediátů. Nedávné studie naznačily zapojení koordinace RECQ4-MUS81 do řešení rekombinačních intermediátů, ačkoli její mechanistický aspekt zůstává neobjasněn. Cílem této práce bylo prozkoumat spolupráci RECQ4-MUS81 při údržbě genomu vytvořením modelového systému ex vivo. Cíle byly zaměřeny na analýzu klasických fenotypů, včetně UFB vzniklých v důsledku deplece RECQ4 a MUS81 a jejich koordinace, spolu s ověřením jejich fyzické interakce. Kromě toho jsme si také stanovili prozkoumat roli interakce RECQ4-MUS81 na udržování telomer v závislosti na stavu ALT, na dalších rezolučních drahách zahrnujících BLM a GEN1, jakož i její potenciální roli při rozvoji onemocnění, jako je syndrom RTS. K dosažení těchto cílů jsme vytvořili sta-bilní indukovatelné buněčné linie a použili jsme širokou škálu metod. Naše zjiš-tění potvrdila konzervovanou oblast v RECQ4 nezbytnou pro jeho interakci s MUS81 ex vivo. Deplece RECQ4 nebo absence konzervované oblasti způsobila mitotické zpoždění, chybné uspořádání chromozomů a akumulaci UFB, které byly komplementovány divokým typem RECQ4. Tato interakce byla nezbytná pro tvorbu MUS81 ohniska v telomerách a PML tělísek asociovaných s ALT. Navíc jedna z mutací asociovaných s RTS vykazovala podobné fenotypy, včetně ztráty interakce RECQ4-MUS81. Naše zjištění zdůrazňuje klíčovou funkci interakce RECQ4-MUS81 pro udržení kontroly nad meziprodukty replikace, zachování integrity genomu a představuje možné molekulární mechanismů, které mohou zapříčiňovat RTS a související syndromy.