Title (eng)
Identification and characterization of point mutations that rescue loss of CPC function in budding yeast
Parallel title (deu)
Identifizierung und Charakterisierung von Mutationen, die den Verlust der CPC-Funktion in Hefe retten
Author
Matthew Norman Clarke
Advisor
Christopher S. Campbell
Assessor
Franz Klein
Julie Welburn
Abstract (deu)
Das Vorhandensein von Aneuploidie und hoher Missegregationsraten (chromosomale Instabilität, CIN) sind Hauptmerkmale von Krebs. Solche genetischen Defekte sind jedoch sehr schädlich für das Wachstum gesunder Zellen, was die Frage aufwirft: Wie genau können sich Zellen an persistierende CIN und die anschließende Aneuploidie anpassen, um die hochproliferativen Zellen zu werden, die mit Krebs assoziiert sind? Um zu verstehen, wie sich Zellen anpassen können, induzierten wir persistierende CIN und Aneuploidie in sporulierter Hefe, indem wir eine Komponente des „chromosomal passenger complex“ (CPC), BIR1, delitierten. Frühere Arbeiten in unserem Labor ergaben, dass die anfängliche Anpassung an hohe Raten von CIN und Aneuploidie (bir1∆-ad) durch die Auswahl spezifischer nützlicher Aneuploidien erreicht wurde. Diese ermöglichten eine reduzierte CIN und ein verbessertes Wachstum der bir1∆-ad Zellen. Wir wollten jedoch untersuchen, wie sich diese CPC-defizienten Zellen über noch längere Zeiträume an persistierende CIN anpassen (bir1∆-ad2).In diesem Projekt entdeckten wir mehrere Punktmutationen in mindestens zwei verschiedenen Pathways, die den Verlust der CPC-Funktion kompensieren. Die entdeckten Mutationen/Gene lassen sich grob in vier Kategorien einteilen: Proteine des äußeren Kinetochors, des SCFCdc4-Ubiquitin-Ligase-Komplexes, eines Hauptregulators des Spindel Assembly Checkpoints (SAC): MPS1 und des CPC selbst. Die Suppressormutationen reduzierten die CIN um somit die schädlichen Auswirkungen der Aneuploidie zu verbessern. Auch die nützlichen Aneuploidien aus den teilweise angepassten (bir1∆-ad) Zellen wurden reduziert. Zusammen zeigen diese Daten eine Zeitachse der Adaptation an den Verlust der CPC-Funktion. Zunächst selektieren Zellen mit mangelhafter CPC-Aktivität nach nützlichen vorteilhaften Aneuploidien, aber im Laufe der Zeit akkumulieren sie schließlich Suppressormutationen, die spezifisch auf die Quelle der CIN abzielen und daher den Bedarf an solchen Aneuploidien reduzieren können. Diese Experimente geben uns ein besseres Verständnis dafür, wie sich gesunde Zellen möglicherweise an CIN und Aneuploidie anpassen können, wenn sie sich verändern und zu Krebszellen entwickeln.
Abstract (eng)
The presence of both aneuploidy and high rates of missegregation (chromosomal instability, CIN) are hallmarks of cancer. However, such genetic defects are highly detrimental to the growth of healthy cells, which begs the question: how exactly can cells adapt to persistent CIN, and the subsequent aneuploidy, to become the highly proliferative cells associated with cancer? To understand how cells are able to adapt, we induced persistent CIN and aneuploidy in budding yeast by deleting a component of the chromosomal passenger complex (CPC), Bir1. Previous work in our lab found that the initial adaptation to high rates of CIN and aneuploidy (bir1∆-ad) was achieved by the selection of specific beneficial aneuploidies. These allowed for reduced CIN and improved growth of the bir1∆-ad cells. However, we wished to investigate how these CPC deficient cells continue to adapt to persistent CIN over even longer durations of time (bir1∆-ad2). In this project we discovered multiple point mutations, in at least two distinct pathways, that suppress loss of CPC function. The suppressor mutations discovered fall into roughly four categories: members of the outer kinetochore, the SCFCdc4 ubiquitin ligase complex, a master regulator of the spindle assembly checkpoint (SAC): MPS1, and the CPC itself. The suppressor mutations reduced CIN rather than ameliorating the detrimental effects caused by aneuploidy, and the beneficial aneuploidies from the partially adapted (bir1∆-ad) cells were reduced. Together these data demonstrate a timeline of adaptation to loss of CPC function; at first cells with deficient CPC activity select for beneficial aneuploidies, but as time goes on they eventually accumulate suppressor mutations that specifically target the source of CIN and can therefore reduce the need for such aneuploidies. These experiments give us a better understanding of how healthy cells potentially adapt to CIN and aneuploidy, as they evolve into cancer cells.
Keywords (deu)
chromosomenaneuploidiechromosomale InstabilitätCINAdaptionen
Keywords (eng)
chromosomesadaptationaneuploidyCINchromosomal instability
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
148 Seiten : Illustrationen
Number of pages
154
Study plan
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (DissG: Molekulare Biologie)
[UA]
[794]
[685]
[490]
Association (deu)
Title (eng)
Identification and characterization of point mutations that rescue loss of CPC function in budding yeast
Parallel title (deu)
Identifizierung und Charakterisierung von Mutationen, die den Verlust der CPC-Funktion in Hefe retten
Author
Matthew Norman Clarke
Abstract (deu)
Das Vorhandensein von Aneuploidie und hoher Missegregationsraten (chromosomale Instabilität, CIN) sind Hauptmerkmale von Krebs. Solche genetischen Defekte sind jedoch sehr schädlich für das Wachstum gesunder Zellen, was die Frage aufwirft: Wie genau können sich Zellen an persistierende CIN und die anschließende Aneuploidie anpassen, um die hochproliferativen Zellen zu werden, die mit Krebs assoziiert sind? Um zu verstehen, wie sich Zellen anpassen können, induzierten wir persistierende CIN und Aneuploidie in sporulierter Hefe, indem wir eine Komponente des „chromosomal passenger complex“ (CPC), BIR1, delitierten. Frühere Arbeiten in unserem Labor ergaben, dass die anfängliche Anpassung an hohe Raten von CIN und Aneuploidie (bir1∆-ad) durch die Auswahl spezifischer nützlicher Aneuploidien erreicht wurde. Diese ermöglichten eine reduzierte CIN und ein verbessertes Wachstum der bir1∆-ad Zellen. Wir wollten jedoch untersuchen, wie sich diese CPC-defizienten Zellen über noch längere Zeiträume an persistierende CIN anpassen (bir1∆-ad2).In diesem Projekt entdeckten wir mehrere Punktmutationen in mindestens zwei verschiedenen Pathways, die den Verlust der CPC-Funktion kompensieren. Die entdeckten Mutationen/Gene lassen sich grob in vier Kategorien einteilen: Proteine des äußeren Kinetochors, des SCFCdc4-Ubiquitin-Ligase-Komplexes, eines Hauptregulators des Spindel Assembly Checkpoints (SAC): MPS1 und des CPC selbst. Die Suppressormutationen reduzierten die CIN um somit die schädlichen Auswirkungen der Aneuploidie zu verbessern. Auch die nützlichen Aneuploidien aus den teilweise angepassten (bir1∆-ad) Zellen wurden reduziert. Zusammen zeigen diese Daten eine Zeitachse der Adaptation an den Verlust der CPC-Funktion. Zunächst selektieren Zellen mit mangelhafter CPC-Aktivität nach nützlichen vorteilhaften Aneuploidien, aber im Laufe der Zeit akkumulieren sie schließlich Suppressormutationen, die spezifisch auf die Quelle der CIN abzielen und daher den Bedarf an solchen Aneuploidien reduzieren können. Diese Experimente geben uns ein besseres Verständnis dafür, wie sich gesunde Zellen möglicherweise an CIN und Aneuploidie anpassen können, wenn sie sich verändern und zu Krebszellen entwickeln.
Abstract (eng)
The presence of both aneuploidy and high rates of missegregation (chromosomal instability, CIN) are hallmarks of cancer. However, such genetic defects are highly detrimental to the growth of healthy cells, which begs the question: how exactly can cells adapt to persistent CIN, and the subsequent aneuploidy, to become the highly proliferative cells associated with cancer? To understand how cells are able to adapt, we induced persistent CIN and aneuploidy in budding yeast by deleting a component of the chromosomal passenger complex (CPC), Bir1. Previous work in our lab found that the initial adaptation to high rates of CIN and aneuploidy (bir1∆-ad) was achieved by the selection of specific beneficial aneuploidies. These allowed for reduced CIN and improved growth of the bir1∆-ad cells. However, we wished to investigate how these CPC deficient cells continue to adapt to persistent CIN over even longer durations of time (bir1∆-ad2). In this project we discovered multiple point mutations, in at least two distinct pathways, that suppress loss of CPC function. The suppressor mutations discovered fall into roughly four categories: members of the outer kinetochore, the SCFCdc4 ubiquitin ligase complex, a master regulator of the spindle assembly checkpoint (SAC): MPS1, and the CPC itself. The suppressor mutations reduced CIN rather than ameliorating the detrimental effects caused by aneuploidy, and the beneficial aneuploidies from the partially adapted (bir1∆-ad) cells were reduced. Together these data demonstrate a timeline of adaptation to loss of CPC function; at first cells with deficient CPC activity select for beneficial aneuploidies, but as time goes on they eventually accumulate suppressor mutations that specifically target the source of CIN and can therefore reduce the need for such aneuploidies. These experiments give us a better understanding of how healthy cells potentially adapt to CIN and aneuploidy, as they evolve into cancer cells.
Keywords (deu)
chromosomenaneuploidiechromosomale InstabilitätCINAdaptionen
Keywords (eng)
chromosomesadaptationaneuploidyCINchromosomal instability
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
154
Association (deu)
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