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Characterization of the MYST histone acetyltransferase MYS-2 in Caenorhabditis elegans

Müller, Martin

Mitglieder aus der MYST Familie der Histonacetyltransferasen (HATs) finden sich in Eukaryoten von der Bäckerhefe bis zum Menschen. Sie binden Acetylgruppen kovalent an Lysine von Histonen sowie anderen Proteinen. Mit dieser Funktion verändern sie die Struktur von Chromatin und beeinflussen so elementare zelluläre Prozesse wie Transkription, DNA-Replikation und DNA-Reparatur. Genomweite Acetylierung des Lysin 16 von Histon H4 (H4K16Ac) wird von den konservierten Homologen Sas2 (Saccharomyces cerevisiae), dMOF (Drosophila melanogaster) und hMOF (Homo sapiens) in ihren jeweiligen Spezies durchgeführt, und diese Homologen sind Untereinheiten von Multiproteinkomplexen. Ihre Acetylierungsaktivität ist durch zusätzliche Untereinheiten der Komplexe reguliert. Dosiskompensation in Fliegen wird von dMOF vermittelt, das als Untereinheit des MSL Komplexes H4K16 an männlichen Chromosomen acetyliert, was zu erhöhter Transkription am X-Chromosom führt. MYS-2 ist eine Histonacetyltransferase der MYST Familie aus dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans. Nur wenig ist bisher über die Funktion von MYS-2 bekannt. Es wurde jedoch berichtet, dass MYS-2 die Zellidentität beeinflusst und die Vererbung von RNA-Interferenz vermittelt. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass MYS-2 ubiquitär exprimiert ist, dass es eine essentielle Funktion hat, und dass es die und frühe Embryogenese beeinflusst. MYS-2 war während der kompletten Entwicklung in Keimbahnzellen und somatischem Gewebe exprimiert einschließlich der ersten Stadien der Embryogenese. Der Großteil von MYS-2 wurde in Zellkernen gefunden, wo es mit der DNA kolokalisierte. Darüber hinaus war das Fehlen von MYS-2 letal. Tiere, in denen MYS-2 depletiert war, wurden durch maternale Versorgung mit mys-2 Genprodukten vollständig vor der Letalität gerettet, wohingegen unvollständige Versorgung mit geringen Mengen von mys-2 Genprodukten schwere Entwicklungsschäden verursachte. Die Wachstumsrate, allgemeine Morphologie und im speziellen die Vulva, die somatische Gonade und Keimbahnzellkerne waren betroffen. Diese Ergebnisse sind konsistent mit berichteten Effekten anderer Chromatinmodifikatoren in C. elegans, wie zum Beispiel der HAT CBP-1 oder der Histondeacetylase HDA-1. Im Gegensatz zu Berichten über die nahen Homologen Sas2, dMOF und hMOF, wurde kein signifikanter Effekt auf die globale Menge an H4K16Ac beobachtet. In einem Screen nach Interaktoren wurde eine Reihe von Kandidaten gefunden, unter denen sich eine mögliche Untereinheit eines potentiellen MYS-2 enthaltenden Komplexes, sowie Histon H3 als potentielles Acetylierungssubstrat befinden. Zusammengefasst lassen unsere Daten vermuten, dass MYS-2 eine Funktion in der frühen Embryogenese hat, wahrscheinlich durch die chromatinbasierte Regulation globaler Transkription.

Members of the MYST family of histone acetyltransferases (HATs) are found in eukaryotes from yeast to human. They covalently attach acetyl groups to lysine residues of the core histones as well as of other proteins. With this function, they affect the structure of chromatin and influence elementary cellular processes like transcription, DNA replication and DNA repair. Global acetylation of lysine 16 on histone H4 (H4K16Ac) has been found to be dependent on the conserved homologues Sas2 (Saccharomyces cerevisiae), dMOF (Drosophila melanogaster) and hMOF (Homo sapiens) in their respective species, and they are components of multi-protein complexes. Their acetylation activity is regulated by additional complex subunits. Dosage compensation in flies is mediated by dMOF, and as part of the MSL complex, it acetylates H4K16 on male X chromosomes, leading to increased X-linked transcription. MYS-2 is a histone acetyltransferase of the MYST family from the model organism Caenorhabditis elegans. Little is known about MYS-2 function, though it has been reported to influence cell identity and to mediate inheritance of RNA interference. Here, we report that MYS-2 is ubiquitously expressed in worms, and that it has an essential function in the worm and influences early embryogenesis. MYS-2 was found to be expressed throughout development in germ cells and somatic tissues, including the first stages of embryogenesis. The main portion of MYS-2 was found in nuclei, where it colocalized with DNA. Furthermore, the absence of MYS-2 was lethal. MYS-2-depleted animals were rescued to wild-type phenotype by a maternal contribution of mys-2 gene products, and incomplete rescue with residual levels of mys-2 gene products caused severe developmental defects. Growth rate, general morphology and particularly the vulva, the somatic gonad and germ cell nuclei were affected. These findings are consistent with reported effects of other chromatin modifiers in C. elegans, for instances the HAT CBP-1 or the histone deacetylases HDA-1. In contrast to reports on the close homologues Sas2, dMOF and hMOF, a significant impact on global levels of H4K16Ac was not observed. In an interactor screen, a number of candidates were found that include a potential subunit of a MYS-2 containing HAT complex and histone H3 as a potential acetylation substrate. In summary, our data suggest a function for MYS-2 in early embryogenesis, presumably in the regulation of global transcription in a chromatin-dependent manner.

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Müller, Martin: Characterization of the MYST histone acetyltransferase MYS-2 in Caenorhabditis elegans. 2016.

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