The Molecular Mechanism of Break Induced Replication

Graduate School ETD Form 9 (Revised 12/07) PURDUE UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL Thesis/Dissertation Acceptance This is to certify that the thesis/dissertation prepared By Entitled For the degree of Is approved by the final examining committee: Chair To the best of my knowledge and as understood by the student in the Research Integrity and Copyright Disclaimer (Graduate School Form 20), this thesis/dissertation adheres to the provisions of Purdue University’s “Policy on Integrity in Research” and the use of copyrighted material. Approved by Major Professor(s): ____________________________________ ____________________________________ Approved by: Head of the Graduate Program Date Sandeep Ayyar The Molecular Mechanism of Break Induced Replication Master of Science Dr. Anna Malkova Dr. Teri Belecky-Adams Dr. Andrew Kusmierczyk Dr. Anna Malkova Dr. Simon Atkinson 7/13/2012 Graduate School Form 20 (Revised 9/10) PURDUE UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL Research Integrity and Copyright Disclaimer Title of Thesis/Dissertation: For the degree of Choose your degree I certify that in the preparation of this thesis, I have observed the provisions of Purdue University Executive Memorandum No. C-22, September 6, 1991, Policy on Integrity in Research.* Further, I certify that this work is free of plagiarism and all materials appearing in this thesis/dissertation have been properly quoted and attributed. I certify that all copyrighted material incorporated into this thesis/dissertation is in compliance with the United States’ copyright law and that I have received written permission from the copyright owners for my use of their work, which is beyond the scope of the law. I agree to indemnify and save harmless Purdue University from any and all claims that may be asserted or that may arise from any copyright violation. ______________________________________ Printed Name and Signature of Candidate ______________________________________ Date (month/day/year) *Located at http://www.purdue.edu/policies/pages/teach_res_outreach/c_22.html The Molecular Mechanism of Break Induced Replication Master of Science Sandeep Ayyar 7/13/2012 THE$MOLECULAR$MECHANISM$OF$BREAK$INDUCED$REPLICATION$ $ $ $ A$Thesis$ $ Submitted$to$the$Faculty$$ $ of$ $ Purdue$University$ $ by$$ $ Sandeep$Ayyar$ $ $ $ In$Partial$Fulfillment$of$the$ $ Requirements$for$the$Degree$ $ of$ $ Master$of$Science$ $ $ $ August$2012$ $ Purdue$University$ $ Indianapolis,$Indiana$ $ $ $ $ $ ! ii" " " " " " " " " " " " " " " " My"beloved"parents"have"always"strived,"for"me"to"be"able"to"pursue"and"realize"my" dreams."I"dedicate"this"work"to"them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accharomyces+Cerevisiae"6;E9"780E!A9A";"402A98CGB"92E!8021925F"I"56;2D"5691";BB"C08" 569!8":6998"789:92<9F" " -69"K!0B03?"*97;851925"!2<BGA!23"R;<GB5?>".5;CC";2A"C9BB04"89:9;8<698:"3;E9"19";2" 077085G2!5?"50"7;85!<!7;59"!2"89;BB?"300A":<!92<9F",?"C;1!B?>"C8!92A:";2A"1?"9=592A9A" C;1!B?"6989";5"ISTSI"6;E9"J992"1?"7!BB;8:"0C":5892356";2A":0G8<9"0C"!2:7!8;5!02F"I5"!:"569!8" :G77085"56;5"I"<;2"29E98"C08395F"" ! !"# $%&'(#)*#+),$(,$-# # # ./01# '2-$#)*#$%&'(-#3333333333333333333333333333333333333333344"!!# '2-$#)*#*2567(-#333333333333333333333333333333333333333344"!!!# '2-$#)*#%&&7(82%$2),-#33333333333333333333333333333333333344!9# %&-$7%+$#3333333334444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444449# +:%.$(7#;4##2,$7)<6+$2),#33333333333333333333333333333333334;# ;4;#)=>1?@!"1A#3333333333333333333333333333333333333333333;# ;4B#)C0/D!E/@!FD3333333333333333333333333333333333333333344B# +:%.$(7#B4#'2$(7%$67(#7(82(G#33333333333333333333333333333333H# B4;#<,%#<FI=J1#A@C/DK#=C1/LA#@MC1/@1D#01DFN!?#!D@10C!@O#333333333333333334H# B4B#P1/A@#Saccharomyces+Cerevisiae#/A#FIC#NFK1J#AOA@1N## @F#A@IKO#C1Q/!C#FR#<-&A33333333333333333333333333333333333333S# B4H#<-&#C1Q/!C#Q/@MT/OA#!D#S.+Cerevisiae#3333333333333333333333333333U# B4H4;#,FDV:FNFJF0FIA#(DK#WF!D!D0#33333333333333333333333333334U# B4H4B#:FNFJF0FIA#71?FN=!D/@!FD#33333333333333333333333333333X# B4H4B4;#51D1#+FD"1CA!FD#4#3333333333333333333333333333333X# B4H4B4B#&C1/LV2DKI?1K#71QJ!?/@!FD#33333333333333333333333333Y# B4H4B4H#-!D0J1#-@C/DK#%DD1/J!D0333333333333333333333333333;B# B4S#$M1#Z1?M/D!AN#FR#:FNFJF0FIA#71?FN=!D/@!FD#333333333333333333334;S# B4S4;#.C1V-OD/QA!A#333333333333333333333333333333333333344;S# B4S4B#-OD/QA!A#3333333333333333333333333333333333333333;X# B4S4H#.FA@V-OD/QA!A#3333333333333333333333333333333333333;X# B4U#-!0D!R!?/D?1#FR#-@IKO!D0#@M1#ZFJ1?IJ/C#Z1?M/D!AN#FR#&27#333333333333333;[# +:%.$(7#H4#Z%$(72%'-#%,<#Z($:)<-#333333333333333333333333333B\# H4;#Z/@1C!/JA3333333333333333333333333333333333333333333B\# H4;4;#-@C/!DA#33333333333333333333333333333333333333333B\# H4;4B#Z1K!/#/DK#5CFT@M#+FDK!@!FDA#443333333333333333333333333344HX# H4;4B4;#Z1K!/#3333333333333333333333333333333333333HX# H4;4B4B#Z1/AIC1N1D@#FR#5CFT@M#33333333333333333333333333HX# H4B#Z1@MFKA#3333333333333333333333333333333333333333333H]# ! !" #$%&" '()()"*+$, /+0$12/,"3&14/5-"666666666666666666666666666666('7" '()(8(8"9,&:;1&<"3&14/5"/."*+$, /+0$12/,"6666666666666666666'7" '()(8()"Delitto'Perfetto"3&14/5"/."*+$, /+0$12/,666666666666666(('7" '()(8('"#=$-025"#+&<$+$12/,"(("6666666666666666666666666666'>" '()()"?&$-1"@&A/0B2,$,1"CDE"*&A4,2FG&-"66666666666666666666666(('>" '()()(8"#H@"66666666666666666666666666666666666666('>" '()()()"@&-1+2A12/,"C2%&-12/,"6666666666666666666666666666(IJ" '()('"CDE"#G+2.2A$12/,"66666666666666666666666666666666666(IJ" '()('(8"K=$ "L&$5"K&,/02A"CDE"MN1+$A12/,"6666666666666666666(IJ" '()('()"MN1+$A12/,"/."K&,/02A"CDE"./+"#G=-&"O2&=5" K&="M=&A1+/<4/+&-2-"P#OKMQ" 66666666666666666666666666666I8" '()('('"#=$-025"#G+2.2A$12/,"66666666666666666666666666666I8" '()(I"#G=-&"O2&=5"K&="M=&A1+/<4/+&-2-"666666666666666666666666666I)" '()(R";/G14&+,"STB+252U$12/,"/."#OKM66666666666666666666666666((I'" '()(V"E,$=T-2-"/."C;L"@&<$2+"9G1A/0&-"6666666666666666666666666((I'" '()(V(8"C&1&+02,$12/,"/."C;L"@&<$2+"M 2A2&,AT"(("66666666666666666I'" '()(V()";1$12-12A$="E,$=T-2-"/."C;L"@&<$2+"9G1A/0&-"666666666666666(I'" '()(7"3G1$%&,&-2-"E /A2$1&5"W214"C;L"@&<$2+"666666666666666666666II" '()(7(8"C&1&+02,$12/,"/."3G1$%&,&-2-"@$1&-"6666666666666666666II" '()(7()"H$=AG=$12/,"/."3G1$12/,"@$1&-66666666666666666666666(II" '()(7('"E,$=T-2-"/."3G1$12/,";<&A1+$"66666666666666666666666((IV" HSE#*M@"I("#E*SXE?;"9O"3Y*EKMDM;Z;"ZD"L@ME[:ZDCYHMC"@M#\ZHE*Z9D"(("66666I7" I(8"L$A]%+/G,5"66666666666666666666666666666666666666666(I7" I()"H4$+$A1&+2U$12/,"/."LZ@"$ /A2$1&5"O+$0&-42.1"3G1$%&,&-2-"("6666666666666(I>" I()(8"MN<&+20&,1$=";T-1&0"66666666666666666666666666666666((I>" I()()"*4&"@$1&"/."LZ@:2,5GA&5"O+$0&-42.1"3G1$%&,&-2-"6666666666666666(R)" I('"K&,&12A"H/,1+/="/."LZ@"$ /A2$1&5"O+$0&-42.1"3G1$%&,&-2-66666666666666(R7" I('(8"*4&"@/=&"/."#2.8"4&=2A$-&"("666666666666666666666666666666R7" I('(8(8"*4&"M &A1"/."#2.8"/,"14&"& 2A2&,AT"/."LZ@"6666666666666666((R>" I('(8()"*4&"@/=&"/."#2.8"2,"LZ@"O+$0&-42.1"3G1$%&,&-2-"6666666666666(V'" I('()"*4&"@/=&"/."*+$,-=&-2/,"#/=T0&+$-&"#/="^"666666666666666666666VV" I('()(8"*4&"M &A1"/."@&!'"/,"LZ@"O+$0&-42.1"3G1$%&,&-2-"66666666666(V7" I('('"E,$=T-2-"/."C;L"2,5GA&5"\T- _ "3G1$12/,";<&A1+$"66666666666666666((V>" I(I"C2-AG 2/,"666666666666666666666666666666666666666666`R" I(I(8"#2.8"$,5"@&!'"A4$+$A1&+2U&"1W/"#$14W$T-"/."3G1$%&,&-2-"66666666666(`R" I(I()"K&,/02A"Z,-1$B2=21T"2,"$B-&,A&"/."#2.8"66666666666666666666666`V" I(I('"LZ@a"$"-1&<<2,%"-1/,&"1/W$+5-"33LZ@b"6666666666666666666666`7" HSE#*M@"R("LE;M";YL;*Z*Y*Z9D"3Y*EKMDM;Z;"E;;9HZE*MC"XZ*S"L@ME[:ZDCYHMC" @M#\ZHE*Z9D(666666666666666666666666666666666666666666(>J" R(8"L$A]%+/G,5"66666666666666666666666666666666666666666(>J" R()"H4$+$A1&+2U$12/,"/."LZ@"$ /A2$1&5"B$-&"-GB-121G12/,-"66666666666666666(>8" ! !2" #$%&" R()(8"MN<&+20&,1$=";T-1&0"6666666666666666666666666666666((6>8" R()()"*4&"@$1&"/."LZ@:2,5GA&5"B$-&"-GB-121G12/,-"66666666666666666666>I" R()('";&FG&,A2,%"E,$=T-2-"/."LZ@:2,5GA&5"B$-&"-GB-121G12/,"0G1$12/,-"6666666(>>" R('"K&,&12A"H/,1+/="/."LZ@"$ /A2$1&5"B$-&"-GB-121G12/,-"("6666666666666666(8J)" R('(8"*4&"@/=&"/."#/=T0&+$-&-"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-666666666666666(8J)" R('(8(8"*4&"@/=&"/."#/="c"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-"666666666666666(8J)" R('(8()"*4&"@/=&"/."#/="d"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-"666666666666666(8J'" R('()"*4&"@/=&"/."#2.8"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-"("666666666666666666668JR" R('('"*4&"@/=&"/."#/="^"P@&!'Q"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-"(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((("8J7" R('(I"9+2&,1$12/,"B2$-"./+"B$-&"-GB-121G12/,-"2,"LZ@"(("666666666666666668J>" R(I"C2-AG 2/,"66666666666666666666666666666666666666666(88)" R(I(8"*4&"@/=&"/."#/=T0&+$-&-"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-666666666666666(88)" R(I()"*4&"@/=&"/."#2.8"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-"66666666666666666666(88'" R(I('"*4&"@/=&"/."#/="^"P@&!'Q"2,"LZ@"B$-&"-GB-121G12/,-666666666666666688I" R(I(I"9+2&,1$12/,"B2$-"./+"B$-&"-GB-121G12/,-"2,"LZ@"66666666666666666688R" R(I(R"#+/</-&5";T-1&0"1/";1G5T"./+W$+5"0G1$12/,-"2,"LZ@6666666666666688R" HSE#*M@"V("*SM"39CM"9O";?D*SM;Z;"E;;9HZE*MC"XZ*S"L@ME[:ZDCYHMC" @M#\ZHE*Z9D66666666666666666666666666666666666666666688`" V(8"L$A]%+/G,5"6666666666666666666666666666666666666666((88>" V()"MN<&+20&,1$="E<<+/$A4"1/"5&1&+02,&"3/5&"/.";T,14&-2-"2,"LZ@666666666668)J" V('"\/A$12/,"/."\T- _ ";&FG&,A&"666666666666666666666666666666668))" V(I"C2-AG 2/,"66666666666666666666666666666666666666666(8)R" V(I(8"H/,-&+!$12!&";T,14&-2-"@&-</,-2B=&"./+"\/W"O25&=21T"2,"LZ@"6666666666(8)R" V(I()"LZ@"=&$52,%"1/"K&,/02A"Z,-1$B2=21T"("6666666666666666666666668)R" V(I('"OG1G+&"C2+&A12/,-"66666666666666666666666666666666668)7" \Z;*"9O"@MOM@MDHM;"6666666666666666666666666666666666666((8)>" ! ! !""# $%&'#()#'*+$,&# # # ' /0############################################################################################################################################1-20# 345#$"67#89#!"##$"%&'(#)*+,)%) *.")#67:-";6#<60=#";#7>"6#67<=?#@@@@@@@@@@@@@@4A3# 34A#$"67#89#1:"B0:6#<60=#";#67:-";#C8;67<C7"8;#";#7>"6#67<=?#@@@@@@@@@@@@@@@@@AD# E45-#'>0#F-70#89#G&+H";=<C0=#$?6 I #J<7-7"8;6#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@44KK# E45.#'>0#F-70#89#&L8;7-;08<6#$?6 I #J<7-7"8;6#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@44KM# E4A#N(#";=<C0=#G&+#:0L-":#8<7C8B06#";#O'#-;=#1"95#=090C7"!0#C0//6## P/.012#8:#/.013'4Q#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@MA# E43#&<BB-:?#89#'?L06#89#+%F#";=<C0=#$?6 I #J<7-7"8;6#-7#567#@@@@@@@@@@@@@@@R5# E4E-#&0S<0;C";2#*;-/?6"6#89#+%F#";=<C0=#$?6 I #B<7-7"8;6## -7#567#PO'Q#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ R3# E4E.#&0S<0;C";2#*;-/?6"6#89#+%F#";=<C0=#$?6 I# B<7-7"8;6## -7#567#P%)-82Q#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@44RM# E4EC#&0S<0;C";2#*;-/?6"6#89#+%F#";=<C0=#$?6 I #B<7-7"8;6## -7#567#P/.012Q#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@RT# E4E=#&0S<0;C";2#*;-/?6"6#89#+%F#";=<C0=#$?6 I# B<7-7"8;6## -7#567#P%)-82/.012Q#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@4TA# K45-#'>0#F-70#89#G&+H";=<C0=#U:- I# J<7-7"8;6@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@DR# K45.#'>0#F-70#89#&L8;7-;08<6#U:- I# J<7-7"8;6#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@4DT# K4A#&0S<0;C";2#*;-/?6"6#89#U:- I # 60#6<.67"7<7"8;6#@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@45V5# M45#$8C-7"8;#89#+%F#";=<C0=#$?6 I #B<7-7"8;6#";#W>:8B868B0#%%%#@@@@@@@@@@@@@445AE# # ! ! !"""# $%&'#()#)%*+,-&# # # )"./01###########################################################################################################################################23.1# 456#7&8#0193"0#:;#*<#=======================================># 454#7&8#0193"0#:;#8%,#======================================66# 45?#7&8#0193"0#:;#&&@#55#=====================================6?# A56#-B910"C1DE3F#&;GE1C#EH#GE/I;#8%,#3GGHJ"3E1I#)03C1GK"LE#M/E3E"HDG#=========NO# A54#'K1#,3E1#HL#8%,#3GGHJ"3E1I#)03C1GK"LE#M/E3.1D1G"G#==================5N?# A5?#P(#"DI/J1I#7&8#0193"0#H/EJHC1G#L0HC#I"GHC"J#-B910"C1DE3F#&;GE1C#========Q6# A5A#'K1#,HF1#HL#2"L6#"D#8%,#3GGHJ"3E1I#L03C1KGK"LE#C/E3.1D1G"G#==============QN# A5N#'K1#,HF1#HL#,1!?#"D#8%,#3GGHJ"3E1I#L03C1GK"LE#C/E3.1D1G"G## "D#EK1#3:G1DJ1#HL#PIF1=====================================55Q># A5Q#&E0/JE/03F#@D3F;G"G#HL#8%,R"DI/J1I#$;G S# H/EJHC1G#"D%pif1Δ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 types of  DNA   damages  as  it  leads  to  a  complete  breakage of the  chromosome The  cell  has   evolved  several  mechanisms  to  repair  DSBs,  one of  which  is break- ­ induced   replication  (BIR)  BIR  repair of  DSBs  occurs  through  invasion of  one  end of the   broken  chromosome  into  a  homologous  template  followed  by  processive replication   of  DNA  from the  donor...  Synthesis-­‐Dependent  Strand  Annealing   SSA                        Single-­‐Strand  Annealing   ssDNA              Single-­‐stranded  DNA       x   ABSTRACT       Ayyar,  Sandeep  M.S.,  Purdue  University,  August  2012 The Molecular Mechanism of   Break Induced Replication  Major  Professor:  Anna  Malkova     DNA  double  strand break  (DSB)  is  one of the  most  threatening of. ..  with the  suggestion  that   mechanisms  that  preserve  genomic  integrity  in  yeast  are the  same  ones  that  go  haywire   in  cancer       Therefore  understanding the  underlying molecular  mechanisms of  DNA  repair  processes   is  critical  My  research,  in  trying  to  unravel the molecular  mechanisms of  BIR  in  yeast,  is   important  in  understanding  pathways of  genomic...  distribution of  crossover  versus  non-­‐crossover  events  2  GC  by  SDSA  Mitotic  GC   does  not  require  HJ  resolution  After  invasion of  one  side of  DSB  followed  by  DNA   synthesis, the  duplex  molecule  dissociates  and  re-­‐anneals  to the  other  side of the  lesion,   making  crossover  events  less  unlikely                 9   2.3.2.2 Break Induced Replication. ..  Pre-­‐synapsis   The  repair of  DNA  DSBs  by  HR  requires  that the  ends of the  broken  DNA  be  available  in   the  form of  3’  single  stranded  DNA  (ssDNA)  tails  or  overhangs  These  form  substrates  for   the  Rad51  strand  exchange  protein The  switch  from  DSB  to  ssDNA  is  also  necessary  for   activation of  ATR-­‐mediated  checkpoint  response  As the  resected  DNA...  a  DSB  is the  most  threatening of  all  breaks  since the  linear  integrity of the   chromosome  is  lost     DSBs  may  arise  at  stalled replication  forks,  due  to  advancement of replication  fork  over   pre-­‐existing  nicks/  lesions  in the  DNA  backbone  (Aguilera,  2005;  Kuzminov,  1997),  by   excision of  DNA  transposable  elements,  due  to  inability of  topoisomerases...  resection of the  ends of  DSB  resulting  in  long  single   stranded  tails,  exposing the  complementary  strands  in  such  a  way  that  they  can  anneal   After  annealing of  complementary  sequences, the  extra  flaps  are  clipped  off  and the   resultant  gap  filed  by  gap  repair  SSA  has  nearly  100%  efficiency  in  yeast  when the   homologous  regions  flanking the  DSB...  conservative  mode of  DNA  synthesis  Based  on  this  study,  we  speculate  that   the  unusual  mode of  DNA  synthesis  associated  with  BIR  leads  to  various  kinds of   genomic  instability  including  mutations  and  chromosomal  rearrangements     1   CHAPTER  1  INTRODUCTION       1.1 Objectives   The  overall  goal of  this  research  was  to  investigate the molecular  mechanisms  ...  responsible  for the  onset of       15   resection  but  also  inhibit the  NHEJ  protein  Ku  from  DSB  ends  MRX  and  Sae2  then   perform the  essential  function of  assembling the  exonucleases  Exo1  or  helicases  Sgs1   (along  with the  endonuclease  Dna2)  to  DNA  ends,  which  carry  out  further  extensive  or   long-­‐range  end  resection  i.e  further  degradation of  DNA  ends...  invasion  results  in  assembly of  a   replication  fork  that  carries  extensive  DNA  synthesis  proceeding  along the  entire  length   of the  template  chromosome  This  repair replication  fork  mimics  S-­‐phase  fork  in the  rate   and  processivity  at  which  it  proceeds  (Malkova  et  al.,  2005)  Also, the  initiation of  BIR   requires  participation of  all  factors  that  are . Replication Master of Science Sandeep Ayyar 7/13/2012 THE$MOLECULAR$MECHANISM$OF$BREAK$INDUCED$REPLICATION$ $ $ $ A $Thesis$ $ Submitted$to$the$Faculty$$ $ of$ $ Purdue$University$ $ by$$ $ Sandeep$ Ayyar$ $ $ $ In$Partial$Fulfillment$of$the$ $ Requirements$for$the$Degree$ $ of$ $ Master$of$Science$ $ $ $ August$2012$ $ Purdue$University$ $ Indianapolis,$Indiana$ $ $ $ $ $ ! ii" " " " " " " " " " " " " " " " My"beloved"parents"have"always"strived,"for"me"to"be"able"to"pursue"and"realize"my" dreams."I"dedicate"this"work"to"them." " " " ! !!!" #$%&'()*+),)%. ____________________________________ Approved by: Head of the Graduate Program Date Sandeep Ayyar The Molecular Mechanism of Break Induced Replication Master of Science Dr. Anna Malkova Dr Copyright Disclaimer Title of Thesis/ Dissertation: For the degree of Choose your degree I certify that in the preparation of this thesis, I have observed the provisions