Hanzl, A. (2016). The role of histone chaperone DAXX during meiotic sex chromosome inactivation and its interaction with Polycomb Repressive Complex [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/78284
E166 - Inst. f. Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Techn. Biowissenschaften
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Date (published):
2016
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Number of Pages:
46
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Keywords:
Histon Chaperon; Chromatin; Geschlechtschromosom
de
Histone Chaperone; chromatin; sex chromosome
en
Abstract:
Chromatin in Eukaryoten ist die funktionale Einheit der genetischen Information, verschlüsselt durch die DNS-Sequenz und verpackt durch Histone. Über das gesamte Genom hinweg, ist es in seiner Form jedoch nicht einheitlich und seine Variabilität geht von post-translationalen Modifikationen und variirenden Formen der verpackenden Proteine hervor. Dies resultiert in einem unterschiedlichen Verdichtungsgrad und damit variabler Zugänglichkeit der zugrundeliegenden Basensequenz. Während der Differenzierung der männlichen Keimzellen, wird Chromatin häufig in globalem Umfang verändert. Ein Beispiel für so eine Veränderung ist der Austausch von kanonischen Histonen H3.1 und H3.2 durch variantes Histon H3.3 auf den Geschlechstchromosomen während der Prophase von Meiose I. Interessanterweise fällt diese Transformation mit der meiotischen Inaktivierung der Geschlechtschromosomen (meiotic sex chromosome inactivation, MSCI) zusammen und stellt damit eine mögliche Ursache dieser dar. Von den bekannten Histon H3.3 spezifischen Chaperonen ist nur DAXX an den Geschlechtschromosomen konzentriert. Um die Charakteristika des gebildeten DAXX-H3.3 Komplexes zu untersuchen, wurde rekombinant hergestelltes DAXX-MYC mit männlichen Keimzellen-Lysat von Mäusen inkubiert und anschließend massenspektrometrisch analysiert. In den Proben wurden einige ausschließlich in männlichen Gameten exprimierte Proteine detektiert, sowie Proteine, die in Zusammenhang mit Prozessen während der meiotischen Prophase stehen. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit einer ähnlichen Funktion von DAXX während des ersten Zellzyklus im Embryo. Um die Verdichtung des haploiden Genoms in dem Kopf eines ausgereiften Spermium zu ermöglichen, werden in den späten Stadien der Spermatogenese Histone global durch basische Protamine ausgetauscht. Um nach der Befruchtung der Eizelle die Replikation der väterlich vererbten DNS zu erlauben, muss eine Öffnung des väterlichen Chromatins durch replikations-unabhängige Inkorporation von Histonen erreicht werden. In vorangegangener Arbeit konnte in der Forschungsgruppe die Kolokalisierung von DAXX, H3.3, ATRX und überaschenderweise Polycomb Repressive Complex 1 in väterlichem perizentischen Heterochromatin gefunden werde. Weiters wurde diese Interaktion auch in menschlichen embryonalen Nierenzellen (HEK293) mittels Immunopräzipitation (IP) bestätigt. Ergebnisse dieser Diplomarbeit verstärken diese Daten, da die Interaktion und weitere potentiell interagierende Proteine per IP und anschließender Massenspektrometrie detektiert wurden.
de
Chromatin in eukaryotes is the functional structure of genetic information, encoded by DNA and packaged by histones. Throughout the genome it is not uniform and its variability originates from post-translational modifications, as well as variant forms of the packaging proteins, result- ing in different degrees of compaction and thereby accessibility of the underlying sequences. During differentiation of male germ cells chromatin undergoes several global changes. One such change is the eviction of canonical histones H3.1 and H3.2 and their replacement with variant H3.3 on the sex chromosomes during meiotic prophase I, a transition coinciding with the com- plete silencing of these chromosomes. Of the several known histone H3.3 specific chaperones, DAXX localizes strongly onto the sex body at the same time. To investigate the characteristics and targeting of the DAXX-H3.3 complex, overexpressed DAXX-MYC was used as bait and incubated with mouse testis lysate with subsequent mass spectrometry analysis. Results showed enrichment of several interesting proteins, some of which are exclusively expressed in the male germ line or are linked to processes taking place during meiotic prophase. The second part of the thesis focuses on a similar function during the first cell cycle in embryo- genesis. To facilitate compaction of the haploid genome into the small head of mature sperm, histones are globally replaced with highly basic protamines during spermiogenesis. However, to allow replication in the early embryo the paternally provided DNA must be reconstituted to a more open state by replication independent incorporation of histones. In previous work, members of the research group have shown a co-localization of DAXX, H3.3, ATRX and sur- prisingly Polycomb repressive complex 1 at paternal pericentric heterochromatin. Furthermore by immunoprecipitation this interaction could be confirmed in human embryonic kidney cells (HEK293). From results generated during this thesis we can further strengthen this argument as the interaction could also be captured by IP and subsequent mass spectrometry. These results also suggest several additional potentially interesting interacting proteins, which may play a role in this process.
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Additional information:
Zusammenfassung in deutscher Sprache Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers