04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik
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Item Open Access Characterization of transcription factor networks controlling TGFβ-induced gene expression and cell fate decisions(2024) Hartmann, Laura; Legewie, Stefan (Prof. Dr.)Item Open Access Einfluss der Protein Arginin Methyltransferase 6 auf die Adipogenese(2024) Gerstner, Mirjam; Lausen, Jörn (Prof. Dr.)Transkriptionsfaktoren und Histon-modifizierende Enzyme sind zentrale Regulatoren der Genexpression sowie der Differenzierung. Die Adipogenese wird durch ein Netzwerk an verschiedenen Transkriptionsfaktoren reguliert. Bei der Differenzierung von MSCs legen Transkriptionsfaktoren fest, in welchen Zelltyp die Zellen differenzieren. Eine wesentliche Rolle in der Adipozyten-Differenzierung spielen Pparγ und C/ebpα. Diese Transkriptionsfaktoren bilden während der Adipogenese eine Vorwärtsschleife zur gegenseitigen Verstärkung aus. Pparγ interagiert mit epigenetischen Cofaktoren um C/ebpα und das nachgeschaltete adipozytäre Genexpressionsprogramm zu aktivieren und zu etablieren. Für das Verständnis der Adipogenese, bei normaler Differenzierung sowie bei Krankheit, ist die Kenntnis der epigenetischen Cofaktoren und Signalwege, die mit Pparγ in Verbindung stehen, von zentraler Bedeutung. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass Prmt6 und Pparγ in Vorläuferzellen gemeinsam an die Promotorregionen von C/ebpα und Pparγ binden. Dies führt zu einer reduzierten Expression dieser Gene, welche auch durch die katalytische Fähigkeit zur Induktion von H3R2me2a, beeinflusst wird. Durch Induktion Adipogenese, verlässt die Protein Arginin Methyltransferase 6 die Promotoren von C/ebpα und Pparγ und das adipozytäre Genexpressionsprogramm wird aktiviert. Durch die einen CRISPR/Cas9 vermittelten Knockout von Prmt6, sowie der Hemmung von Prmt6 durch den Inhibitor SGC6870, konnte der negative Effekt von Prmt6 auf die Adipogenese gezeigt werden. Der Verlust von Prmt6 wirkte fördernd auf die Adipogenese. Wohingegen eine Überexpression von Prmt6 die Differenzierung in Adipozyten hemmte. Dieses Wissen eröffnet damit die Möglichkeit einer epigenetischen Manipulation der Differenzierung für therapeutische Zwecke. Darüber hinaus wurde die Beteiligung des für die Osteogenese relevanten Transkriptionsfaktors Runx2 an diesem Corepressorkomplex an den Loci nachgewiesen. Daher liegt die Vermutung nahe, dass dieser Komplex essenziell zur Linienentscheidung zwischen Adipogenese und Osteogenese beiträgt. Diese Daten liefern detaillierte Informationen über den molekularen Mechanismus, der die Pparγ-C/ebpα Vorwärtsschleife steuert. Sie tragen somit zu unserem Verständnis der Adipogenese bei normaler und krankhaft veränderter Adipogenese bei.Item Open Access Charakterisierung des TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplexes in der Erythropoese(2024) Heller, Vivien; Lausen, Jörn (Prof. Dr.)Die Hämatopoese wird durch Transkriptionsfaktoren reguliert, die epigenetische Cofaktoren rekrutieren, um Zelltyp-spezifische Genexpressionsmuster zu etablieren und aufrechtzuerhalten, während gleichzeitig alternative Abstammungslinien unterdrückt werden. Der Transkriptionsfaktor TAL1 gilt als ein Masterregulator der Hämatopoese, und ist in der Erythropoese entscheidend [1-3]. Je nach den epigenetischen Cofaktoren, mit denen TAL1 assoziiert ist, kann er als Aktivator oder Repressor von Genen wirken. Während der Erythropoese interagiert TAL1 mit GATA1 und aktiviert wichtige erythroide Gene. Aber TAL1 kann auch mit ETO2 interagieren, was sich reprimierend auf die Genexpression in erythroiden Zellen auswirkt [4, 5]. In früheren Publikationen konnten wir bereits zeigen, dass TAL1 mit der Protein Arginin Methyltransferase PRMT6 auf hämatopoetischen Zielgenen assoziiert ist [6, 7], jedoch war die spezifische Rolle bisher unklar. PRMT6 kann Histon 3 am Arginin 2 asymmetrisch dimethylieren (H3R2me2a), die meist als reprimierende Histonmodifikation gilt. Dabei ist H3R2me2a der Gegenspieler der aktiven Histonmodifikation H3K4me3 [8, 9]. Zusätzlich konnte unsere Arbeitsgruppe bereits zeigen, dass PRMT6 gemeinsam mit RUNX1 in megakaryozytären/erythroiden Vorläuferzellen (MEPs) Zelltyp-spezifische Gene in einem bivalenten Zustand halten kann [6, 7]. Das eröffnete die Möglichkeit, dass TAL1 einen Corepressor-Komplex mit PRMT6 bildet und in MEPs die Genexpression, sowie die megakaryozytäre/erythroide Linienentscheidung reguliert. In dieser Arbeit zeigen wir, dass TAL1 die Protein Arginin Methyltransferase PRMT6 zum ID3 Gen rekrutiert und diese dann als Teil des TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplexes die Expression von ID3 epigenetisch durch die Vermittlung von H3R2me2a inhibiert. Außerdem zeigen wir, dass E47, ein bekannter Heterodimerisierungspartner von TAL1, Teil dieses Komplexes ist. Die Familie der Inhibitor of DNA-Binding (ID) Proteine sind in der Lage bHLH Proteine, wie E47, zu inhibieren [10]. Deshalb untersuchten wir, ob ID3 ebenfalls einen Einfluss auf den TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplex hat. Wir zeigen, dass ID3 TAL/E47-Heterodimere inhibiert und somit könnte ID3 seine eigene Reprimierung steuern. Die ID Protein Familie hat eine Rolle in der Hämatopoese [11-15]. Wir vermuten, dass TAL1/PRMT6 epigenetisch die ID3 Expression in Vorläuferzellen inhibiert, was bei der erythroiden Differenzierung aufgehoben wird und zu einer erhöhten ID3 Expression führt. Interessanterweise steigerte die Überexpression von ID3 in primären hCD34+ Zellen die Erythropoese. Unsere Ergebnisse zeigen, dass der TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplex Gene reguliert, die für die Erythropoese wichtig sind, wie z. B. ID3. Die direkte oder indirekte Beeinflussung der ID3 Expression könnte eine Möglichkeit sein, die in vitro Differenzierung von hCD34+ Zellen zu Erythrozyten zu fördern. In einem zweiten Teil wird auf ein weiteres, mögliches Zielgen des TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplexes eingegangen, nämlich ID2. Auch hier zeigen wir, dass ID2 eine Funktion in der Erythropoese zu haben scheint.