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Activation of the G2/M specific gene CLB2 requires multiple cell cycle signals

Jiri Veis

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Gustav Ammerer

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DOI

10.25365/thesis.6474

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29857.95004.468464-0

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

In der Sprosshefe Saccharomyces cerevisiae werden G2/M spezifische Gene wie jenes des mitotischen Zyklins Clb2 von Beginn der S Phase an bis in den mitotischem Exit hinein transkripiert. Die Transkription dieser Gene wird nach dem sogenannten START, dem wichtigsten Restriktionspunkt im Zellzykluss der Sprosshefe, initiert und fortlaufend mittels eines positiven Feedbacks aufrecht erhalten, welcher aus dem DNA Bindungsprotein Fkh2, dem transkriptionellen Aktivator Ndd1 und Clb2 besteht. Dieser positive Feedback ist jedoch weder für die Initiation der Transkription noch für die Gen-Repression verantwortlich. In dieser Arbeit widme ich mich jenen Faktoren die für die Repression der G2/M spezifischen Gene in der G1 Phase verantwortlich sind, und der Frage nach der Initierung der mit Ndd1 verbundenen Aktivierung. Die Genetik hat darauf hingewiesen, dass Fkh2 nicht nur in der Aktivierung sondern auch in der Repression der G2/M Gene involviert ist. Ich konnte zeigen dass die Repression des Promoters nicht Fkh2 selbst zugeschrieben werden kann, sondern vielmehr von seiner Fähigkeit, die zellzyklussabhängige Bindung der Sin3/Rpd3 Histon Deacetylase an den Genpromoter zu vermitteln, abhängt. Die regulierte Rekrutierung von Sin3/Rpd3 basiert höchstwahrscheinlich auf seiner Interaktion mit einer 306 Aminosäuren grossen Domäne von Fkh2. Ich zeige auch, dass das Loslösen von Sin3/Rpd3 von den entsprechenden Promotoren von der Aktivität der G1 Zykline in der Zelle abhängig ist, was darauf hinweist, dass dieser Mechanismus einer der vielen START abhängigen Prozesse ist. Das Ablösen von Sin3 hat zur Folge, dass ein einzelnes Nukleosom acetyliert und vom Promotor entfernt wird. Während die Abdissoziierung von Sin3 und die Acetylierung des einzelnen Nukleosoms unabhängig von Ndd1 vor sich gehen, verlangt die Abdissoziierung des Nukleosomes das Vorhandensein von Ndd1, da dieses für die Rekrutierung des Chromatin-Remodelers Swi/Snf ist notwendig ist. Letztendlich versuche ich jenen Mechanismus zu charakterisieren welcher für die erstmalige Bindung von Ndd1 an G2/M Promotoren verantwortlich ist, und welcher zumeist mit B-Typ Zyklinen in Verbindung gebracht wird. Ich präsentiere Ergebnisse, welche darauf hindeuten, dass Zellen die Rekrutierung von Ndd1 verhindern können wenn die DNA geschädigt wird oder das Feuern der Replikationsorigins verhindert wird. Beide Vorgänge sind unabhängig von dem bereits bekannten positiven Feedback. In unserem Model beschreiben wir die transkriptionelle Aktivierung von G2/M Promotoren als einen zweistufigen Prozess, bestehend aus De-repression und Aktivierung, welcher von dem Wechsel von G1-Zyklin assoziierter zu B-Typ-Zyklin assoziierter Kinaseativität angetrieben wird.

Abstract

(Englisch)

In the yeast Saccharomyces cerevisiae, G2/M specific genes such as the mitotic cyclin gene CLB2, are transcribed from S phase to the exit of mitosis. The transcription of these genes is initiated after START, the main restriction point of the budding yeast cell cycle, and is maintained by a positive feedback loop consisting of the DNA binding protein Fkh2, the transcriptional activator Ndd1 and the Cdc28/Clb2 kinase. However, this positive feedback loop can neither account for the initiation of transcription nor for the repression of G2/M specific genes in G1. This thesis focuses on factors responsible for promoter repression in G1, and the regulation of Ndd1 dependent activation Genetic evidence has so far indicated that Fkh2 functions not only as an activator but also as a repressor of G2/M specific transcription. I could show that promoter repression is not an intrinsic function of the Fkh2 protein but is due to its ability to mediate cell cycle specific binding of the Sin3/Rpd3 histone de-acetylase. Regulated recruitment of Sin3 is likely mediated by the interaction between Sin3 and a 306 amino acids residue N-terminal region of Fkh2. I present evidence that the Sin3/Rpd3 release from G2/M promoter requires the activity of G1 cyclins, which indicates that this process is one of the many START related activities of this cell cycle kinase. The release of Sin3/Rpd3 is reflected at the promoter region by the transient acetylation and eviction of one nucleosome. Sin3/Rpd3 release, and nucleosome acetylation are independent on the transcriptional activator Ndd1. However, nucleosome eviction requires Ndd1 as its presence at the promoter is a prerequisite for the recruitment of the chromatin remodeler Swi/Snf. Finally I tried to characterise the mechanism that is responsible for the initial recruitment of Ndd1 to G2/M promoters, a process that has been commonly associated with B-type cyclin kinase activity. I provide evidence that cells can prevent Ndd1 from chromatin recruitment when either DNA damage occurs or cells fail to initiate replication origin firing. Both processes are independent on the previously described feedback loop involving Clb2. In our model, transcriptional onset of G2/M promoters in early S phase is best characterized by a multi-step process of de-repression and activation, that is triggered by the switch from G1 cyclin associated to B-type cyclin associated kinase activity.

Autor*innen

Jiri Veis

Haupttitel (Englisch)

Activation of the G2/M specific gene CLB2 requires multiple cell cycle signals

Paralleltitel (Deutsch)

Aktivierung des G2/M spezifischen Gens CLB2 benötigt multiple Zellzyklus-spezifische Signale

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

117 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Christian Koch ,

Christian Seiser

Klassifikationen

35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines ,

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC07452236

Utheses ID

5831

Studienkennzahl

UA | 091 | 419 | |

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