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Does the transcription factor C/EBPa induce topological change after binding to chromatin?
Julia Erber
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Johannes Nimpf
DOI
10.25365/thesis.63860
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14825.33557.567760-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
„Lineage-instructive“ (abstammungsinstruktive) Transkriptionsfaktoren können die Genexpression kurzschließen, indem sie DNA sequenzspezifisch an regulatorische Elemente binden. Dies führt zur Aktivierung neuer und Inaktivierung alter Gene. Die Genexpression wird auch durch Chromatinmodifikation und die komplexe dreidimensionale Organisation von Chromatin in einer höheren Ordnung reguliert. “Chromatin contact maps“, die durch „chromosome confirmational capture“-Methoden, wie Hi-C erhalten werden, zeigten, dass Chromatin auf Megabasenpaar (Mb) -Ebene in aktive (A) und inaktive (B) Kompartimente unterteilt werden kann. Die Rolle der „lineage-instructive“ Transkriptionsfaktoren bei der Gestaltung der hohen Ordnung der Genomorganisation bleibt jedoch unklar. Um diese regulatorischen Prozesse zu untersuchen, hat das Graf-Labor kürzlich ein System etabliert, das B-Zellen durch Überexpression des Transkriptionsfaktors C/EBPα in induzierte Makrophagen umwandelt. Während dieser Transdifferenzierung sind Änderungen der Genexpression mit Änderungen der A- und B-Kompartimente assoziiert, die möglicherweise durch die C/EBPα-Bindung verursacht werden. Insbesondere bindet C/EBPα in einer Region 500 kbp downstream des JUN-Locus, was zur Umwandlung der gesamten Region vom B- zum A-Kompartiment und zur Aktivierung der JUN-Expression führt. Um die topologische Rolle der C/EBPα-Bindung zu untersuchen, wurde eine CRISPR/Cas9-Genomeditierungstechnologie zum Entfernen (Knockout) der Bindungsstelle verwendet. Als nächstes wurde die Transdifferenzierung für die Wildtyp- (WT) und C/EBPα-Knockout-Zellen (KO) durch FACS-Analyse und qPCR verglichen. Eine schnellere Zellumwandlung im Vergleich zum Wildtyp und eine beeinträchtigte, jedoch nicht aufgehobene JUN-Expression wurde festgestellt. Hi-C zeigte, dass die B-zu-A-Umwandlung am JUN-Locus aufgrund des Knockouts nicht betroffen war. Die Genomtopologie wies jedoch Veränderungen auf. Eine von zwei durch C/EBPα gebildeten Schleifendomänen wurde zerstört und weniger Wechselwirkungen wurden beobachtet. Dies deutet darauf hin, dass der C/EBPα-Knockout die JUN-Expression beeinflusst und die Transdifferenzierung beschleunigt. Der Wechsel von B- zu A-Kompartiment bleibt jedoch unbeeinflusst und wird möglicherweise durch zusätzliche C/EBPα-Bindungsstellen kompensiert.
Abstract
(Englisch)
Lineage-instructive transcription factors can short-circuit gene expression by binding DNA sequence-specific to regulatory elements, resulting in the activation of new genes while the old ones are silenced. However, gene expression is also regulated at a higher order by chromatin modification and the complex three-dimensional organization of chromatin. Chromatin contact maps obtained by chromosome conformation capture techniques, such as Hi-C, revealed that chromatin can be separated at the megabase (Mb) level into active (A) and inactive (B) compartments. However, the role of lineage-instructive transcription factor in shaping the high order of genome organization remains elusive. To study these regulatory processes, the Graf laboratory has recently established a system converting B cells into induced macrophages by the overexpression of the transcription factor C/EBPα. During this process called transdifferentiation, changes in gene expression are associated with alterations of A and B compartments, potentially linked to C/EBPα binding. In particular, C/EBPα binds in a region 500 kbp downstream of the JUN locus, resulting in the switch of the entire region from B to A compartment and the activation of JUN expression. To investigate the topological role of C/EBPα binding, a CRISPR/Cas9 genome editing technology to delete the binding-site was employed. Next, the transdifferentiation for the wildtype (WT) and C/EBPα knock-out (KO) cells was compared by FACS analysis and qPCR. That revealed a faster cell conversion compared to the wildtype and an impaired yet, not abolished JUN expression. Using Hi-C, it was observed that the B to A compartment switch at the JUN locus was not affected due to the deletion. Though, the genome topology displayed alterations, as one out of two loop domains formed by C/EBPα was destroyed, and in general fewer interactions were observed. Overall, this suggests that C/EBPα binding site KO affects JUN expression and accelerates transdifferentiation but does not affect the switch from B to A compartment potentially compensated by additional C/EBPα binding-sites.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Genregulation Chromatinregulation Kompartimente Genomtopologie Transkriptionsfaktor
Autor*innen
Julia Erber
Haupttitel (Deutsch)
Does the transcription factor C/EBPa induce topological change after binding to chromatin?
Paralleltitel (Deutsch)
Verursacht der Transkriptionsfaktor C/EBPa nach Bindung an Chromatin eine topologische Veränderung?
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
45 Seiten : Diagramme
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Johannes Nimpf
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC15756270
Utheses ID
56657
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |