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Developmental regulation of drosophila dosage compensation in a 3D genome context
Lubna Younas
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Naturwissenschaften (Lebenswissenschaften): Molekulare Biologie
Betreuer*in
Qi Zhou
DOI
10.25365/thesis.78468
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11670.67751.127353-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Bei Drosophila melanogaster stellt die Dosiskompensation (DC) einen kritischen evolutionären Mechanismus dar, der das Gleichgewicht der Genexpression zwischen dem X-Chromosom und den Autosomen gewährleistet, indem die Transkription von X-gebundenen Genen bei Männchen durch den Male-Specific Lethal (MSL)-Komplex verdoppelt wird. Dieser Komplex zielt auf X-gebundene Elemente wie High-Affinity Sites (HAS), Pioneering Sites on X (PionX) und 1.6883F-Satellitenwiederholungen. Trotz umfangreicher Forschung bleibt die dynamische Regulierung der DC über verschiedene Gewebe und Entwicklungsstadien hinweg schwer fassbar. Durch die Integration von Daten zur Histonenmodifikation und3D-Genomkartierung stellt diese Studie fest, dass rund 30% der Drosophila-Gene einzigartig durch DC reguliert werden, gekennzeichnet durch Bindung des MSL-Komplexes oder das aktive Histonenzeichen H4K16ac, mit erhöhten H3K27me3-Werten im Vergleich zu genetisch konstant kompensierten Genen. Ein wesentlicher Befund ist, dass das männliche X-Chromosom zunehmend langreichweitige Chromatinkontakte (LRCs) aufzeigt, die auf Autosomen oder dem weiblichen X deutlich schwächer sind. Diese LRCs sind in zwei deutliche Schichten organisiert: eine stabile mit CDC-Genen und HAS an Chromatingrenzen, die sich durch die Entwicklung ziehen, und eine dynamische mit PionX und 1.6883F, die entwicklungs- oder gewebespezifische Gene einbinden. Bemerkenswert ist, dass 1.6883F-Satelliten, die zuvor nicht direkt mit dem MSL-Komplex in Verbindung gebracht wurden, während der Embryogenese Bindungen zeigen, was auf eine Rolle in der frühen DC hindeutet. Das Fehlen von Chromatingrenzen unter bestimmten Bedingungen korreliert mit reduzierten LRCs und unterstreicht die Bedeutung von topologisch assoziierenden Grenzen bei der Organisation von Chromatin und der Regulierung der DC. Diese Studie unterstreicht eine doppelte Chromatinarchitektur bei der Regulierung des männlichen X-Chromosoms, die komplexe Interaktionen hervorhebt, die die Anpassung der Genexpression während der Entwicklung von Drosophila steuern.
Abstract
(Englisch)
In Drosophila melanogaster, dosage compensation (DC) is a critical evolutionary mechanism that ensures gene expression equilibrium between the X chromosome and autosomes by doubling X-linked gene transcription in males through the male-specific lethal (MSL) complex. This complex targets X-linked elements such as high-affinity sites (HAS), pioneering sites on the X (PionX), and 1.6883F satellite repeats. Despite extensive research, the dynamic regulation of DC across different tissues and developmental stages remains elusive. Integrating histone modification data and 3D genome mapping, this study finds that around 30% of Drosophila genes are uniquely regulated by DC, marked by MSL complex binding or H4K16ac, with enhanced H3K27me3 levels compared to genes that are constitutively dosage compensated. A key finding is that, the male X chromosome shows progressively increasing long-range chromatin contacts (LRCs), which are significantly weaker on autosomes or the female X. These LRCs are organized into two distinct layers: a stable one with CDC genes and HAS at chromatin boundaries persisting through development, and a dynamic one with PionX and1.6883F engaging developmental or tissue-specific genes. Notably, 1.6883F satellites, previously not linked directly with the MSL complex, show binding during embryogenesis, suggesting a role in early DC. The absence of chromatin boundaries in certain conditions correlates with reduced LRCs, underscoring the significance of topologically associating boundaries in organizing chromatin and regulating DC. This study underscores a dual chromatin architecture in male X chromosome regulation, highlighting complex interactions that govern gene expression adjustments during Drosophila development.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Dosierungskompensation Chromosom X Kontakte mit großer Reichweite Entwicklungsregulierung
Schlagwörter
(Englisch)
Dosage compensation Chromosome X long-range contacts Developmental regulation
Autor*innen
Lubna Younas 
Haupttitel (Englisch)
Developmental regulation of drosophila dosage compensation in a 3D genome context
Paralleltitel (Deutsch)
Entwicklungsregulierung der Dosiskompensation bei Drosophila im Kontext des 3D-Genoms
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
127 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Lukas Kratochvíl ,
James Walters
Klassifikation
42 Biologie > 42.23 Entwicklungsbiologie
AC Nummer
AC17537334
Utheses ID
75231
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 490 |