Ρύθμιση της δράσης μεταγραφικών παραγόντων μέσω μεθυλίωσης σε κατάλοιπα λυσίνης

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



PhD thesis (EN)

2009 (EN)
Transcription factor regulation through lysine methylation
Ρύθμιση της δράσης μεταγραφικών παραγόντων μέσω μεθυλίωσης σε κατάλοιπα λυσίνης

Κοντάκη, Χαρούλα

Παπαματθαιάκης, Ιωσήφ

Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι οι μεθυλάσες των ιστονών δεν περιορίζουν τη δράση τους σε επίπεδο χρωματίνης. Παράλληλα, ρυθμίζουν γονιδιακά μεταγραφικά προγράμματα μέσω της μεθυλίωσης μη ιστονικών υποστρωμάτων, και συγκεκριμένα μεταγραφικών παραγόντων. Το αναπτυσσόμενο πεδίο της μεθυλίωσης καταλοίπων λυσίνης μας ενθάρρυνε να εστιάσουμε την προσοχή και τις προσπάθειές μας στην ανεύρεση νέων υποστρωμάτων που μεθυλιώνονται από τα ένζυμα Set9, Smyd2 και Smyd3, κάτι το οποίο παρουσιάζεται στο πρώτο μέρος της εργασίας. Βρέθηκε ότι η Set9 μεθυλιώνει το μεταγραφικό παράγοντα E2F1. Τόσο η Set9 όσο και η Smyd2 μεθυλιώνουν την ογκοκατασταλτική πρωτεΐνη Rb, το μεταγραφικό παράγοντα HNF4 και την ιστόνη συνδέτη H1o. H Smyd2 μεθυλιώνει επίσης τη σαπερόνη HSP90 και τέλος η Set9 μεθυλιώνει τη μεθυλάση Smyd2. Τα ένζυμα τροποποίησης ιστονών μπορούν να επηρεάσουν ποικίλες διεργασίες του κυττάρου μέσω της μεθυλίωσης μεταγραφικών παραγόντων. Χαρακτηριστικότερο παράδειγμα αποτελεί η ρύθμιση της διαδικασίας της απόπτωσης που προκαλείται λόγω βλάβης του DNA μέσω ρύθμισης της δράσης του προαποπτωτικού μεταγραφικού παράγοντα p53. Έχει δειχθεί ότι η μεθυλάση Set9 εκδηλώνει προαποπτωτική ενώ η απομεθυλάση LSD1 αντιαποπτωτική δράση, μέσω ρύθμισης της ογκοκατασταλτικής πρωτεΐνης p53. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας μελέτης περιγράφεται ο ρόλος της Set9 και της LSD1 στην κυτταρική σειρά Η1299 (ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα πνεύμονα), η οποία είναι ελλειμματική για την ογκοκατασταλτική πρωτεΐνη p53. Τα δύο ένζυμα ρυθμίζουν τη διαδικασία της απόπτωσης υπό συνθήκες βλάβης του DNA με τρόπο ακριβώς αντίθετο από αυτόν που έχει δειχθεί σε p53+/+ κύτταρα (U2OS). Ο αντιαποπτωτικός ρόλος της Set9 και ο προαποπτωτικός ρόλος της LSD1 εκδηλώνεται μέσω της ρύθμισης του μεταγραφικού παράγοντα E2F1. Συγκεκριμένα, η Set9 μεθυλιώνει το μεταγραφικό παράγοντα E2F1 στο κατάλοιπο Κ185 αποσταθεροποιώντας την πρωτεΐνη και επηρεάζοντας αρνητικά την επαγωγή του κυτταρικού θανάτου, κατ’ αντιπαράθεση με το σταθεροποιητικό της ρόλο έναντι του p53 που επάγει απόπτωση. Η δράση της LSD1 απαιτείται για την συσσώρευση των πρωτεϊνικών επιπέδων του E2F1 σε συνθήκες βλάβης του DNA και την ακόλουθη ενεργοποίηση αποπτωτικών γονιδίων στόχων, σε αντίθεση με την αντιαποπτωτική της δράση έναντι της μεταγραφικής ενεργότητας της p53. Στο τρίτο μέρος της εργασίας, σκοπός είναι να χαρακτηριστούν οι περιοχές του γονιδιώματος στις οποίες στρατολογείται η μεθυλάση Set9, η απομεθυλάση LSD1 και ο μεταγραφικός παράγοντας E2F1. Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων προέκυψαν στοιχεία αναφορικά με το προφίλ κατανομής των παραπάνω παραγόντων στα γονίδια στόχους τους. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε συγκριτική ανάλυση προκειμένου να εντοπιστούν περιπτώσεις συστρατολόγησης τους σε κοινές περιοχές. (EL)
Recent studies revealed that histone lysine-methyltransferases, in addition to their function on chromatin, can also regulate specific gene expression programs through methylation of transcription factors. The emerging field of lysine methylation encouraged us to extend our studies on identifying new substrates for Set9, Smyd2 and Smyd3, which is presented in the first part of my thesis. It was found that Set9 efficiently methylates E2F1. Both Set9 and Smyd2 methylate the tumor-suppressor protein Rb, the transcription factor HNF4 and the linker histone H1o. Smyd2 also methylates the heat shock protein HSP90 and Set9 methylates the methyltransferase Smyd2. Histone modifying enzymes can regulate various cellular processes through the methylation of transcription factors. The most characteristic example is the regulation of DNA damage-induced apoptosis through modulation of p53 function. In particular, the studies identified a pro-apoptotic function of the histone methyltransferase Set9 and an anti-apoptotic role of the histone demethylase LSD1, through mechanisms that involve methylation and demethylation of two different residues of p53, respectively. In the second part of my thesis we study the role of Set9 and LSD1 in DNA damage-induced cell death in the p53-deficient cell line H1299 (human lung carcinoma cell line). The two enzymes regulate DNA damage-induced cell death in a manner opposite to that observed in p53+/+ cells (U2OS). The anti-apoptotic role of Set9 and the pro-apoptotic role of LSD1 emerges through modulation of E2F1. The Set9-mediated methylation of E2F1 at lysine-185 destabilizes the protein and negatively influences E2F1-mediated cell death, as opposed to its stabilizing function on p53, which promotes apoptosis. LSD1 is required for DNA damage induced accumulation of E2F1 and activation of pro-apoptotic targets, while its enzymatic action inhibits p53 transcriptional activity. In the third part of my thesis we aimed to characterize the genomic locations bound by the methyltransferase Set9, the demethylase LSD1 and the transcription factor E2F1. The processing of the results provided information regarding their distribution profile on their target genes. Furthermore, we performed comparative analysis preparative to locate co-recruitment of these factors on common sites. (EN)

Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
text

Απομεθυλίωση
Set9
Demethylation
LCD1
E2F1
ChIP - Sequencing
Απόπτωση
Apoptosis

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

Greek

2009-11-26


Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Βιολογίας--Διδακτορικές διατριβές



*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)