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Interplay of chromatin remodeling and stress gene repression
redruitment and functions of the INO80 complex
Gerhard Niederacher
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Christoph Schüller
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29754.42440.718959-2
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Eukaryotische Zellen aktivieren sogenannte Stressgene und reagieren damit auf
plötzliche Veränderungen in ihrer Umwelt, wie z.B. einer Erhöhung der Temperatur oder
Osmolarität. Die Expression dieser Gene ist ein stark regulierter Prozess der unter
anderem vom Verpackungsgrad der DNA abhängig ist. DNA liegt im Zellkern in der
komprimierten Form des Chromatins vor, dessen kleinste Grundeinheit das sogenannte
Nukleosom darstellt. Nukleosomen bestehen aus 8 Untereinheiten von Histon-
Proteinen, um die 147bp der DNA gewickelt sind. Das Ausmaß der Komprimierung von
bestimmten DNA Abschnitten bestimmt deren Zugänglichkeit für die transkriptionelle
Maschinerie und somit ob bestimmte Gene exprimiert werden. Es gibt verschiedene
Proteine und Proteinkomplexe innerhalb des Zellkerns, die Chromatinstrukturen
verändern können. In dieser Arbeit beschäftige ich mich mit dem aus insgesamt 15
Untereinheiten aufgebauten, ATP abhängigen Chromatin Remodeling Complex INO80.
Der einfache Eukaryont S.cerevisiae dient als Modellsystem um den Einfluss dieses
Proteinkomplexes auf die transkriptionelle Regulation von Stressgenen zu untersuchen.
Ein Modul aus Actin, Arp4 und Arp8, sowie Arp5 und die Ino80 ATPase sind jene
Hauptakteure des INO80 Komplexes, die einen inhibierenden Effekt auf die
Transkription von Stressgenen ausüben. In Mutanten welchen eine dieser
Untereinheiten fehlt, wird eine verstärkte, länger andauernde Transkription von
Stressgenen beobachtet. Dieser Effekt scheint ein allgemeiner Mechanismus zur
Regulierung sehr stark exprimierter Gene zu sein. Der inhibierende Effekt des INO80
Komplex beruht sehr wahrscheinlich auf der Wiederherstellung jener Nukleosomen, die
durch transkriptionelle Aktivierung vom Promoter entfernt werden. Die
Wiederherstellung der Promoternukleosomen ist in Mutanten, welchen entweder Arp8
oder Ino80 fehlt, zeitlich stark verzögert. Mithilfe einer ATPase- inaktiven Mutante der
Ino80 Untereinheit wird gezeigt, dass ATP Hydrolyse für die transkriptionell inhibierende
Wirkung des INO80 Komplex notwendig ist. Außerdem wurde versucht Untereinheiten
zu identifizieren, die für die Rekrutierung des Komplexes zu Stressgenen notwendig
sind. Nach den vorliegenden Ergebnissen werden Arp4, Arp5 und Arp8 nicht für diese
Aufgabe benötigt und sind somit hauptsächlich für die Aktivität des INO80 Komplexes
zuständig.
Abstract
(Englisch)
Eukaryotic cells activate stress genes in response to environmental changes, such as
high temperature or salt concentration. The expression of these genes is a highly
regulated process and dependent on a variety of different factors. In the nucleus, DNA
is wrapped around histone octamers forming nucleosomes which are the basic
packaging units of chromatin. Euchromatin represents a less condensed,
transcriptionally active form of chromatin, whereas heterochromatin is densely
packaged and transcriptionally inactive. Tight compaction of DNA decreases
accessibility for the transcriptional machinery and therefore reduces expression of the
affected genes. Several factors change the chromatin structure and thereby influence
gene expression. In this work I studied the ATP dependent chromatin remodeling
complex INO80 in the simple eukaryote S.cerevisiae to examine the role of INO80
during active transcription of stress genes. The INO80 complex is assembled of 15
subunits and exhibits a genome wide role for repression of strongly induced genes. In
combination with earlier observations my data suggest that a module of nuclear Actin,
Arp4 and Arp8 as well as Arp5 and the Ino80 ATPase are the key components of
INO80 mediated transcriptional repression at stress genes. Mutants lacking one of
these subunits show hyperinduced and prolonged transcription of stress genes.
Furthermore, ATP hydrolysis by the Ino80 ATPase domain is required for INO80
mediated inhibition of stress genes. After induction of transcription, promoter
nucleosomes are completely depleted most probably by the activity of the
transcriptional machinery and INO80 is involved in their reconstitution. In order to
understand the molecular role of the complex during the transcription cycle I tried to
identify the subunits that are required for recruitment of the INO80 complex to stress
genes. My data indicate that the Actin related Proteins (Arps) are not required for
targeting of the complex to sites of active transcription. Hence, Arps are important for
activity of the complex at stress genes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
chromatin stress transcription
Schlagwörter
(Deutsch)
Chromatin Stress Transkription
Autor*innen
Gerhard Niederacher
Haupttitel (Englisch)
Interplay of chromatin remodeling and stress gene repression
Hauptuntertitel (Englisch)
redruitment and functions of the INO80 complex
Paralleltitel (Deutsch)
Der Zusammenhang von Chromatin Remodeling und Regulation von Stressgenen ; Rekrutierung und Funktionen des INO80 Komplex
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
64 S. Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christoph Schüller
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09563316
Utheses ID
16272
Studienkennzahl
UA | 490 | | |