Srovnávací analýza výskytu a evolučního významu Z-DNA struktur v lidském genomu a genomech různých virů

Abstract

ZDNA patří mezi lokální struktury DNA se specifickou levotočivou konformací. Za určitých podmínek se tvoří v opakujících se sekvenčních motivech, především v guanino-cytosinových repeticích. Přestože je považována pouze za přechodnou strukturu, může mít určitou rolí v regulaci expresi genů a udržování genomové stability. Hlavním cílem práce je především identifikace potenciálních ZDNA struktur. Dále také porovnání četnosti jejich výskytu jak v genomu lidském, tak v genomech různých virů. Pro analýzu byl použit bioinformační nástroj ZDNA hunter. Ten umožňuje predikci úseků DNA, které disponují schopností tvořit Zkonformaci, a to za pomoci specifických algoritmů. Za účelem posouzení případného biologického významu byla analyzovaná data dále podrobně anotována. Dle výsledků se sekvence schopné tvořit ZDNA vyskytují ve virových genomech i genomu lidském. V anotovaných datech byla nalezena i poblíž regulačních oblastí. Výskyt struktur v genetických oblastech může naznačovat jejich funkční působení při virových interakcích s lidskou DNA či při genové expresi. Celkově tato práce přispívá k lepšímu porozumění biologických funkcí ZDNA a také podporuje další výzkum lokálních struktur DNA jak v molekulární biologii, tak ve virologii.ZDNA belongs to local structures of DNA with a specific left-handed conformation. Under certain conditions, it forms in repetitive sequence motives, primarily in guanine-cytosine repeats. Although it is considered as a transitional structure, it might play a certain role in regulation of gene expression and maintenance of genome stability. The main goal of this thesis is identification of ZDNA structure’s potential. Furthermore, it includes a comparison of frequency of their occurrence in both human genome and genomes of various viruses. Bioinformatics tool ZDNA hunter was used for the analysis. This tool enables prediction of DNA segments capable of forming Z-conformation while using specific algorithms. In order to assess possible biological significance, the analysed data was further thoroughly annotated. According to the results, sequences likely to form ZDNA occur in viral genomes as well as in human genome. Annotation data proved its existence in regulatory regions. The occurrence of structures in genetic regions may indicate their functional role in viral interactions with human DNA or in gene expression. Overall, this thesis contributes to a better understanding of biological functions of ZDNA and also supports further research of local DNA structures both in molecular biology and in virology.