Z Gastroenterol 2010; 48 - P545
DOI: 10.1055/s-0030-1263985

Dynamische Regulation der Histon-Methylierung: Ein neuer molekularer Mechanismus im Notch Signalweg

F Oswald 1, R Liefke 2, C Alvarado 1, D Ferres-Marco 2, G Mittler 2, P Rodriguez 2, M Dominguez 3, T Borggrefe 2
  • 1Universitätsklinikum Ulm, Innere Medizin I, Ulm, Germany
  • 2MPI für Immunobiologie, Freiburg, Germany
  • 3Institutio de Neurociencias, CSIC-UMH, Alicante, Spain

Einleitung: Notch Proteine sind membranständige Rezeptoren eines evolutionär hochkonservierten Signaltransduktionswegs, der in vielen Entwicklungs- und Differenzierungsprozessen eine entscheidende Rolle spielt. Dereguliertes Notch Signal geht oft mit malignen Erkrankungen einher. Ligandenbindung induziert proteolytische Spaltungsprozesse am Notch Rezeptor, die schließlich zur nukleären Translokation der intrazellulären Domäne, Notch-IC, führen. Notch-IC aktiviert über eine Interaktion mit dem sequenzspezifisch DNA-bindenden Protein, RBP-J die Transkription von Zielgenen. Ist der Notch Signalweg inaktiv fungiert RBP als transkriptioneller Repressor. Seine transkriptions-reprimierende Wirkung entfaltet RBP-J durch die Rekrutierung von Multiprotein-Korepressor-Komplexen. Die genauen Mechanismen sind jedoch noch wenig verstanden.

Ziele: Ziel der Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung neuer Komponenten des RBP-J abhängigen Repressorkomplexes und die Aufklärung deren Funktion im Notch Signalweg.

Methodik: Nach DNA-Affinitätschromatografie und anschließender massenspektrometrischer Untersuchung von gereinigten RBP-J Komplexen konnte die Histon 3 Lysin 4 (H3K4) Demethylase KDM5A identifizert werden. Die Funktion von KDM5A wurde durch proteinbiochemische (GST-Pulldown, Co-IP), molekularbiologische (ChIP, Überexpression, Knockdown, qPCR, Microarray) und genetische Verfahren (Drosophila Mutanten) analysiert.

Ergebnis:

  • Die Methylierung von H3K4 an endogenen Notch Zielgenen ist dynamisch.

  • Die H3K4 Demethylase KDM5A interagiert direkt mit RBP-J an den Promotoren von Notch Zielgenen und ist and deren transkriptioneller Regulation beteiligt.

  • Die Analyse der homologen Komponenten in Drosophila melanogaster (Lid und Su[H]) ergab eine Funktion bei Zellwachstum und Tumorentstehung in vivo.

Schlussfolgerung: Die Identifizierung der Histon Demethylase KDM5A als eine hoch konservierte Schüsselkomponente bei der RBP-J vermittelten transkriptionellen Repression von Notch Zielgenen ist ein wichtiger Fortschritt zum Verständnis der komplexen Regulationsmechanismen Notch abhängiger Genexpression. Zusätzlich zeigen unsere Daten eine Verbindung von dynamischen Veränderungen der Histon Methylierung durch Histon Demethylase Aktivität und Tumorprogression.