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Characterization of the MYST histone acetyltransferase Mof2 in Drosophila melanogaster

Heseding, Christiane

MYST Histoneacetyltransferasen sind bei Eurkaryoten weit verbreitet und finden sich von Hefe bis zu Drosophila melanogaster. Sie katalysieren die Übertragung von Acetylgruppen auf die Lysine von Histonen und bewirken dadurch die Veränderung der Chromatinstruktur und biologischer Prozesse wie Transkription oder DNA Reperatur. Auf Grund von Sequenzähnlichkeiten wurde Mof2 den MYST Histoneacetyltransferasen mit einer Spezifität für die Acetylierung von Histon H4K16 zugeordnet. Zu Beginn der Arbeit war außer der DNA Sequenz und Hochdurchsatzdaten zur Expression von mof2 nichts über Mof2 bekannt. Ein moderater knock-down von Mof2 durch RNAi hatte keinen Effekt auf die Lebensfähigkeit oder Fertilität von Fliegen. Eine stärkere Reduktion von Mof2 in einem hypomorphen Stamm führte zu einer Lücke auf dem Rücken von adulten Fliegen und hat seine Ursachen wahrscheinlich in einem Entwicklungsdefekt. Diese Arbeit zeigte, dass Mof2 in Embryonen, Larven, adulten Fliegen und den Hoden von Larven und adulten Fliegen vorhanden ist. Im Gegensatz zu vorherigen Daten ist Mof2 auch in S2 Zellen vorhanden. In Embryonen und polytänen Chromosomen ist Mof2 im Zellkern lokalisiert, während es in den Hoden im Zytoplasma nachgewiesen werden kann. Auf den polytänen Chromosomen findet sich Mof2 in ca. 80 % der Interbanden und kolokalisiert mit Z4/Putzig. Zusammen mit der durch bioinformatorische Auswertungen gefundene Kolokalisierung von Bindestellen von Mof2 mit den Bindestellen von dem Transkriptionsfaktor DREF und den Insulatorproteinen CP190 und dCTCF wäre eine Funktion von Mof2 bei der Regulation der Chromatinstruktur möglich. Bei der ebenfalls gefundenen Kolokalisierung von Bindestellen von Mof2/DREF mit BEAF-32 handelt es sich wahrscheinlich um eine antagonistische Bindung, die verschiedene Chromatinzustände abbildet. Genomeweite Untersuchungen der Bindestellen von Mof2 zeigten eine Anreicherung von Mof2 an Promotoren von Genen mit einer hohen Transkriptions. Obwohl auch eine temperaturabhängige Expression von mof2 nachgewiesen werden konnte, ist Mof2 nicht an der Hitzeschockantwort in den Speicheldrüsen beteiligt. Eine genauere Klassifizierung der Bindestellen von Mof2 durch eine GO Analyse zeigte, dass Mof2 bevorzugt an Promotern von Genen bindet, die an der Embryogenese beteiligt sind. Die Enzymaktivität von Mof2 wurde in einem in vitro Assay untersucht. Dabei zeigte Mof2 eine Acetylierungsaktivität für Histon H4 mit unbekannter Spezifität. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die MYST Histonacetyltransferase Mof2 wahrscheinlich an der Regulation der Transkription und der Chromatinstruktur beteiligt ist.

Members of the MYST histone acetyltransferases are widespread throughout eukaryotes and found from yeast to Drosophila melanogaster. They catalyse the acetylation of lysine residue of histones and in this way they alter the structure of the chromatin and regulate biological processes like transcription or DNA repair. Due to sequence similarities, Mof2 was supposed to be a MYST histone acetyltransferase with a specifity for histone H4K16. At the beginning of this study, little was known about Mof2 except from its DNA sequence and high throughput data concerning the expression of mof2. A moderate reduction of Mof2 with RNAi had no effect on the viability or fertility of flies. A greater reduction of Mof2 in a hypomorph strain led to a cleft on the back of adult flies what suggests a developmental defect. This study showed that Mof2 is present in embryos, larvae, adult flies and testes of larvae and adult males. In contrast to former reports, Mof2 was also present in S2 cells. A nuclear localisation of Mof2 was found in embryos and on polytene chromosomes, whereas Mof2 had a surprising cytoplasmic localisation in the testes of larval and adult flies. On polytene chromosomes, Mof2 localised to approx. 80 % of the interbands. There, Mof2 colocalised with Z4/Putzig. Together with the bioinformatically found colocalisation of binding sites of Mof2 with the binding sites of the transcription factor DREF and the insulator proteins CP190 and dCTCF this suggests a function for Mof2 within the regulation of the structure of chromatin. The colocalisation of Mof2/DREF and BEAF-32 was very likely antagonistic and reflects different chromatin states during the cell cycle. Genome-wide analysis of binding sites revealed an enrichment of Mof2 at the promoter sites of genes with a high transcription level. Although also a temperature-dependent expression of Mof2 was found Mof2 is not involved in the regulation of the heat shock response in salivary glands. A more detailed classification of the binding sites of Mof2 with a gene ontology enrichment analysis showed that most of these genes are involved within embryogenesis. The enzymatic activity of Mof2 was investigated with an in vitro assay and showed that Mof2 had a histone H4 activity in vitro, yet its specifity is still unknown. In summary, it was found that the MYST histone acetyltransferase Mof2 might be involved in the regulation transcription and the formation of chromatin domains.

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Heseding, Christiane: Characterization of the MYST histone acetyltransferase Mof2 in Drosophila melanogaster. 2015.

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