Charakterisierung des TAL1/PRMT6 Corepressor-Komplexes in der Erythropoese

Abstract

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.