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Widespread regulation of gene expression in the Drosophila genome by the histone acetyltransferase dTip60

Schirling, Corinna

Epigenetic changes are crucial for the development and differentiation of cells and organisms. MYST histone acetyltransferases play an important role in the introduction of epigenetic modifications. Here, we sought to gain insight into the biological functions of dTip60. We evaluated the consequences of dTip60 reduction and found that strong ubiquitous dTip60 knockdown flies was lethal. Moderate knock-down of dTip60 in the wing led to defects. In the imaginal wing disc, reduction of dTip60 caused increased tri-methylation of H3K27 and increased apoptosis. We characterized the localization of dTip60 in early embryos and found that it localized to the nucleus. On polytene chromosomes, dTip60 localized to the interbands, which suggests a role for dTip60 in gene activation. We further investigated the role for dTip60 in gene regulation and performed genomewide expression analysis upon dTip60 depletion in cell culture. dTip60 regulated approximately 10% of all genes in Drosophila, among which genes with chromatinrelated functions were highly enriched. Surprisingly, about half of these genes were upregulated upon dTip60 loss, indicating that dTip60 has repressive as well as activating functions. We asked whether this repressive function of dTip60 was a consequence of a direct or indirect effect. dTip60 protein was directly located at promotor regions of a subset of repressed genes, suggesting a direct role in gene repression. How does the histone acetyltransferase dTip60 mediate this repressive function? We compared the gene expression signature of dTip60 with that of HDACs and found a significant correlation with the gene expression signature of HDAC1. This that the dTip60 complex recruits an HDAC1-containing complex to regulate gene expression in the Drosophila genome.

Epigenetische Veränderungen sind von großer Wichtigkeit für die Entwicklung und Differenzierung von Zellen und Organismen. MYST Histonacetyltransferasen spielen eine zentrale Rolle bei der Einführung epigenetischer Modifikation. Ziel dieser Arbeit war es, Einblicke in die biologischen Funktionen von dTip60 zu gewinnen. Es wurde mittels RNAi untersucht, zu welchen biologischen Konsequenzen Reduktion von dTip60 in Drosophila melanogaster führt. Starker knock-down von dTip60 war lethal, während ein moderater knock-down von dTip60 einen Flügelphänotyp verursachte. In Flügelimaginalscheiben führte eine Reduktion von dTip60 zu einer Zunahme von Trimethylierung an H3K27 und zu erhöhter Apoptose. Die Lokalisation von dTip60 im frühen Embryo wurde bestimmt. dTip60 ist am lokalisiert. In polytänen Chromosomen ist dTip60 an den Interbanden lokalisiert, was auf eine Rolle von dTip60 in der Genaktivierung hindeutet. Es wurde weiterhin die Rolle von dTip60 in der Genregulation untersucht, indem eine genomweite Expressionsanalyse von dTip60-RNAi behandelten SL2 Zellen durchgeführt wurde. Dabei hat sich gezeigt, dass dTip60 ungefähr 10% aller Drosophilagene reguliert. Unter den von dTip60 regulierten Genen waren solche mit einer Funktion in der Regulierung der Chromatinstruktur signifikant angereichert. Die genomweite Expressionsanalyse hat weiterhin ergeben, dass dTip60 nicht nur an der Genaktivierung, sondern auch an der Genrepression beteiligt ist. Um zu ermitteln, ob es sich dabei um einen direkten oder indirekten Effekt handelt, wurde überprüft, ob dTip60 in der Promoterregion reprimierter Gene vorhanden ist. Dies konnte für mehrere Gene gezeigt werden, was darauf hindeutet, dass dTip60 direkt an der Genrepression beteiligt ist. Wie aber kann eine Histonacetyltransferase eine reprimierende Funktion vermitteln? Es wurde untersucht, ob es eine Überlappung von dTip60 regulierten Genen mit solchen gibt, die von HDACs reguliert werden. Es hat sich gezeigt, dass es eine signifikante Korrelation von dTip60- und HDAC1-regulierten Genen gibt, was darauf hindeutet, dass ein HDAC1-Komplex mit dem dTip60-Komplex bei der Genregulation zusammenarbeiten könnte.

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Schirling, Corinna: Widespread regulation of gene expression in the Drosophila genome by the histone acetyltransferase dTip60. 2009.

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