A hiszton módosítások dinamikájának és a transzkripció szabályozásában betöltött szerepének vizsgálata ecetmuslicában = Investigation into the dynamics and functional role of histone modifications during transcription in Drosophila melanogaster

摘要

Munkánkban két ekdizon indukálta gén, az Eip74EF és Eip75B ekdizon függő transzkripcióját befolyásoló epigenetikai mintázatokat vizsgáltuk. Jellemeztük e gének több promóterének aktivitását a harmadik lárvastádium során. Számos hiszton módosítást azonosítottunk a két gén különböző funkcionális régióiban, melyek közül öt módosítás dinamikáját, az azt létrehozó faktorokat, funkcionális hatásukat részletesen is jellemeztük. A H3K9 acetilációja ezeken a géneken jellemzően konstans, ennek ellenére ez a módosítás, melyről kimutattuk, hogy a SAGA komplex hozza létre, szükséges a két gén teljes indukciójához. További SAGA szabályozta gének vizsgálatával azt állapítottuk meg, hogy ez a módosítás a gének hozzáférhetőségét fokozhatja mind serkentő mind gátló faktorok számára. A H3K23 acetilációja a gének aktivációja során mutatható ki a két gén promóterein, így valószínűleg kritikus szerepet játszik azok szabályozásában. Kimutattuk, hogy ezt a módosítást a nejire/dCBP acetiltranszferáz hozza létre, melynek hiányában mindkét vizsgált gén transzkripciója csökkent mértékű. A H4K8, H4K12 és H4K16 acetilációja magasabb szintről közvetlenül a bábozódás előtti állapotban lecsökken. Kimutattuk, hogy a H4K8 acetilációját a gcn5 acetiltranszferáz végzi. A H4K12 acetilációjáért az ATAC komplex felelős. Erről kimutattuk, hogy részt vesz az ekdizon bioszintéziséért felelős gének szabályozásában, így e komplex kétféle mechanizmuson keresztül is kifejti hatását az ekdizon indukálta génekre. | In this study we examined the epigenetic mechanisms that influence the ecdysone dependent transcription of the Eip74EF and Eip75B ecdysone response genes. We characterized the activity of several of their promoters during the third larval instar and identified several covalent histone modifications on different functional regions of these genes. Five of these modifications were characterized in detail. Acetylation of H3K9 is constantly present on these genes. However, this modification, which we showed to be generated by the SAGA complex, is required for the complete activation of the two genes. By analyzing several other SAGA regulated genes we found that this modification increases the accessibility of genes for both stimulatory and inhibitory factors. H3K23 acetylation is characteristically established on the promoter regions of these genes during activation, thus might play a critical role in their regulation. We showed that this modification is catalyzed by the nejire/dCBP acetyltransferase, which is required for the full activation of both genes. The level of H4K8, H4K12 and H4K16 acetylation is decreased prior pupariation. We showed that acetylation of H4K8 is catalyzed by the gcn5 acetyltransferase. H4K12 is catalyzed by the SAGA complex. We showed that this complex participates in the regulation of genes of the ecdysone biosynthetic pathway, thus, this complex regulates the expression of ecdysone induced genes in two different ways.