Investigation of links and crosstalk between autophagy and DNA damage responses

Abstract

Otofaji, hücresel homeostazın korunması için gerekli olan ve hücreleri enerji krizinden, oksidatif stresten, dolayısıyla stres koşulları altında DNA hasarından koruyan iyi korunmuş bir hücre içi geri dönüşüm sistemidir. Otofaji ayrıca çeşitli onarım proteinlerini modüle ederek ve hasarlı DNA taşıyan mikronükleusları ortadan kaldırarak genomik stabiliteye katkıda bulunur. DNA çift zincir kopmaları (DSB), en ölümcül DNA hasar türleri arasında kabul edilir ve iki temel onarım sistemi tarafından onarılır: NHEJ ve HRR. DNA hasarı uyarımı sonrası otofaji aktivasyonu, HR aracılı DSB onarımını destekler, ancak otofajinin bozulması, hataya açık bir DSB onarımına, NHEJ'ye aşırı bağımlılığa neden olur. Bu tez çalışması sırasında, otofaji marker proteini, ATG5 ve NHEJ onarım proteinleri aracılığıyla otofaji ve DSB DNA onarımı arasında yeni ve doğrudan bir etkileşim belirledik. ATG5-KU70 protein etkileşimi, kemoterapötik ilaçlar tarafından DNA hasarı indüksiyonu altında arttı. ATG5 proteininin eksikliği, azalan p-H2AX çözünürlüğü yoluyla gecikmiş DSB onarımına neden oldu. KU70, otofajik stimülasyon altında otofajinin hedefi değildi ve bu nedenle ATG5-KU70 etkileşiminin otofajiden bağımsız bir rolü olabileceği düşünülebilir. Tüm sonuçlar, KU70'in ATG5'in yeni bir etkileşim ortağı olduğunu ve bu etkileşimin kemoterapötik ilaca bağlı genotoksik stres altında DSB hasarının onarımı için önemli olduğunu gösterdi.

Autophagy is a well conserved intracellular degradation system that is essential for the maintenance of cellular homeostasis and protects cells from energy crisis, oxidative stress, hence DNA damage under stress conditions. Autophagy also, contributes to genomic stability by modulating various repair proteins and eliminating micronuclei carrying damaged DNA. DNA double strand breaks (DSB) are considered among the most lethal DNA damage types and repaired by two main repair systems: NHEJ and HRR. Upon DNA damage induction, autophagy activation supports HR mediated DSB repair but, impairment of autophagy causes hyperdependency on an error prone DSB repair, NHEJ. During the thesis study, we identified a novel and direct interaction between autophagy and DSB DNA repair through autophagy marker protein, ATG5 and NHEJ repair proteins. ATG5-KU70 protein interaction increased under DNA damage induction by chemotherapeutic drugs. Depletion of ATG5 protein caused delayed DSB repair through declined p-H2AX resolution. KU70 was not the target of autophagy under autophagic stimulation, which implies an autophagy independent role for ATG5-KU70 interaction. All the results indicated that KU70 is a novel interaction partner of ATG5 and this interaction is important for the repair of DSB damage under chemotherapeutic drug induced genotoxic stress.