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Set-up of an expression system for class I HDACs in human tumor cells
Susanna Leiter
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Christian Seiser
Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-15824.28700.885272-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Die Modifikation von DNA oder Histon-Proteinen steuert die Zugänglichkeit unserer Gene und dadurch auch deren Expression. Histonazetyltransferasen (HATs) katalysieren die Azetylierung von Lysin-Resten an Histonen. Dies führt zu einer lokalen Auflockerung der Chromatinstruktur. Ihre zellulären Gegenspieler werden Histondeazetylasen bzw. HDACs genannt. Die Klasse I Deazetylasen HDAC1, HDAC2, HDAC3 und HDAC8 sind hoch konservierte Enzyme mit teils überlappenden, aber auch spezifischen Funktionen innerhalb der Zelle. Mit Ausnahme von HDAC8 sind alle Klasse I HDACs Teil von Multiproteinkomplexen mit Co- Repressor-Funktion und auf den Einbau in diese Komplexe angewiesen, um ihre volle enzymatische Aktivität zu etablieren. Die HDAC-Aktivität kann zusätzlich durch verschiedene posttranslationale Modifikationen (PTMs) reguliert werden. So wurde z.B. gezeigt, dass Phosphorylierung, und möglicherweise auch Sumoylierung von HDAC1 bedeutend für seine Aktivierung ist, während Azetylierung die Aktivität vermindert. Neben katalytischen Funktionen haben HDACs auch nicht-katalytische Funktionen: mehrere Forschungsgruppen konnten zeigen, dass HDAC1 und HDAC2 stabilisierende Rollen in den assoziierten Co- Repressorkomplexen Sin3A und NuRD in der Epidermis und in T-Zellen ausüben. Zusätzlich sind HDACs wichtige Regulatoren der Proliferation, Differenzierung und der Lebensfähigkeit von Zellen und unterliegen häufig einer veränderten Regulation in Krebszellen. Dadurch sind sie zu einem vielversprechenden Ziel in der Krebsbehandlung geworden. Mehrere HDAC- Inhibitoren (HDACi) werden zurzeit in klinischen Studien untersucht oder wurden bereits für die Behandlung einer speziellen Form der Leukämie zugelassen. Allerdings hemmen diese Medikamente einige HDACs und verursachen in der Krebsbehandlung auch Nebenwirkungen. Ziel dieses Projektes war die transiente Expression von verschiedenen HDAC1 PTM-Mutanten, sowie katalytisch inaktiver Klasse I HDACs in menschlichen Tumorzellen, um deren Effekte auf die Co-Repressorkomplex-Integrität und assoziierte HDAC-Aktivität zu untersuchen. Dies ist ein wichtiges Pilotprojekt für zukünftig geplante Experimente, in denen die vielversprechendsten Konstrukte in der menschlichen haploiden Krebszelllinie HAP1 stabil exprimiert werden sollen. Zusätzlich wurden HAP1 Klasse I knockout-Linien als solche bestätigt. Das Wissen, das aus diesen Versuchen gewonnen wird, kann tiefere Einblicke in die Regulation der HDAC1-Funktion durch PTMs und in die katalytischen, sowie nicht- katalytischen Funktionen der Klasse I HDACs ermöglichen. Da die Expression von katalytisch inaktiven Klasse I HDACs mit intakter Komplex-Integrität den Einsatz von Isoform-spezifischen HDACi nachahmt, können die Ergebnisse möglicherweise zur Entwicklung neuer Therapeutika beitragen.
Abstract
(Englisch)
The reversible attachment of chemical groups on DNA or histone proteins is influencing the accessibility and expression profiles of genes. Histone acetyltransferases (HATs) catalyze the acetylation of lysine residues on histone proteins which leads to a local decondensation of the chromatin. Their cellular counterparts are called histone deacetylases or HDACs. The class I deacetylases HDAC1, HDAC2, HDAC3 and HDAC8 are highly conserved enzymes with several redundant but also distinct functions within the cell. Except HDAC8, all class I HDACs are part of multiprotein co-repressor complexes and depend on that incorporation for their fully enzymatic activity. Additionally, HDAC activity can be modulated by several posttranslational modifications (PTMs). It was shown that phosphorylation and possibly also sumoylation of HDAC1 is crucial for its activation, whereas acetylation leads to decreased HDAC1 activity levels. However, HDACs also fulfil non-catalytic functions within the cell. Several research groups demonstrated stabilizing functions of HDAC1 and HDAC2 within the co-repressor complexes Sin3A and NuRD in the epidermis and T cells. Moreover, HDACs are important regulators of cell survival, proliferation and differentiation and are often deregulated in human diseases such as cancer. Therefore, they have become promising targets of anti-cancer therapy. Several HDAC inhibitors (HDACi) are currently subject of clinical studies or have already been approved for the treatment of a specific type of leukemia. However, these drugs inhibit many HDACs and can cause significant side effects. In this project we transiently expressed different HDAC1 PTM mutants and catalytically inactive class I HDACs in human tumor cells to investigate the effects on co-repressor complex integrity and associated HDAC activity. This is an important pilot project to enable future experiments of our group intending to stably express the most promising constructs in the human haploid cancer cell line HAP1. Moreover, HAP1 class I knockout cell lines were validated as such. The knowledge that will be gained from these studies will give deeper insights in the regulation of HDAC1 function by PTMs and reveal the impact of catalytic and non-catalytic functions of class I HDACs. Additionally, the expression of catalytically inactive class I HDACs with intact complex integrity is mimicking the use of isoform-specific HDACi and future results might contribute to novel approaches in drug development.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
Epigenetics histone deacetylases HDAC1 HDAC2 HDAC3 HDAC8 cancer posttranslational modifications catalytic and non-catalytic functions
Schlagwörter
(Deutsch)
Epigenetik Histondeazetylasen HDAC1 HDAC2 HDAC3 HDAC8 Krebs posttranslationale Modifikationen katalytische und nicht-katalytische Funktionen
Autor*innen
Susanna Leiter
Haupttitel (Englisch)
Set-up of an expression system for class I HDACs in human tumor cells
Paralleltitel (Deutsch)
Erstellung eines Expressions-Systems für Klasse I HDACs in menschlichen Tumorzellen
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
169 Seiten : Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Seiser
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.03 Methoden und Techniken in den Naturwissenschaften ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC14480292
Utheses ID
42578
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |
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