Thyroid hormone receptor function in chromatin organisation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Chromatinstruktur eukaryontischer Gene ist so organisiert, dass oftmals über weite Entfernungen wirkende Enhancer die „richtigen“ Gene erreichen, aber die Aktivierung „falscher“ Gene (Enhancer-Blockade) verhindert wird. Für diese Enhancer-Blockade war in einzelnen Fällen gezeigt worden, dass Thyroidhormon (T3) die Blockade-Wirkung aufheben kann. In diesem Projekt sollten hormonabhängige Veränderungen der Chromatinorganisation und damit der Enhancer-Blockade untersucht werden, um eine allgemeine Aussage über die Regulierbarkeit von Enhancer-Blockaden machen zu können. Das hochkonservierte Protein CTCF vermittelt sowohl in Vertebraten, als auch in Drosophila die beschriebene Enhancer-Blockade. Zur Untersuchung einer möglichen Hormonregulation haben wir an drei Modellsystemen die Häufigkeit bestimmt, mit der kombinierte Bindestellen von CTCF und Hormonrezeptoren im Genom vorkommen. In Drosophila haben wir die Verteilung des Ecdyson-Rezeptors (EcR) im Vergleich zu dCTCF am Chromatin untersucht. Im humanen Genom haben wir sowohl den Östrogenrezeptor (ER), als auch den Thyroidhormon-Rezeptor (TR) auf eine Kombination mit CTCF-Bindestellen analysiert. Der Vergleich der genomweiten Bindung von dCTCF und EcR ergab, dass 10% der EcR- Bindestellen mit dCTCF überlappen. Im human Genom haben wir 121 kombinierte Bindestellen für den ER und für CTCF gefunden, von denen sechs in der Nachbarschaft Östrogen-regulierter Gene liegen. Funktionelle Untersuchungen zeigten jedoch eine nur geringfügige Östrogen-Regulierbarkeit. Hingegen in 18% aller CTCF-Bindestellen wurde eine der für den TR typische Consensus-Sequenze gefunden. In 6 von 8 getesteten Sequenzen konnte eine Enhancer-Blockade nachgewiesen werden, die in einem Fall eine deutliche T3-regulierbare Enhancer-Blockade aufwies. Chromatin-Untersuchung ergaben, dass zur vollständigen Enhancer-Blockade CTCF und der ligandenfreie TR vorliegen müssen, und dass sowohl Deacetylierung und Poly(ADP)-Ribosylierung Voraussetzung für eine effiziente Enhancer-Blockade sind. Aus den Ergebnissen kann geschlossen werden, dass ein hoher Anteil von CTCF-Bindestellen in der Nachbarschaft von Bindestellen für Kernhomon-Rezeptoren oder anderen Regulationsfaktoren vorkommt. D.h., Chromatin-Isolatoren mit der Funktion einer Enhancer- Blockade bestehen aus synergierenden Modulen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008). Long range chromatin interactions involved in gene regulation. Biochim. Biophys. Acta 1783, 2161-2166
Bartkuhn, M. and Renkawitz, R.
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(2010). CTCF regulates the local epigenetic state of ribosomal DNA repeats. Epigenetics & Chromatin 3, 19
van de Nobelen, S., Rosa-Garrido, M., Leers, J., Heath, H., Soochit, W., Joosen, L., Jonkers, I., Demmers, J., van der Reijden, M., Torrano, V., Grosveld, F., Delgado, M.D., Renkawitz, R., Galjart, N. and Sleutels F.
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(2010). CTCF shapes chromatin by multiple mechanisms. Chromosoma 119, 351-360
Ohlsson, R., Bartkuhn, M. and Renkawitz, R.
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(2010). Modular Insulators: Genome wide search for composite CTCF / Thyroid hormone receptor binding sites. PLoS ONE 5, e10119
Weth, O., Weth, C., Bartkuhn, M., Leers, J., Uhle, F. and Renkawitz, R.
