Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2006. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2005. / Härtill 4 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--University of Virginia, 2008. / Title from title page. Includes bibliographical references. Also available online through Digital Dissertations.

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2004. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xiii, 152 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 141-149).

Dissertation (Ph.D.)--University of Toledo, 2010. / "Submitted to the Graduate Faculty as partial fulfillment of the requirements for the Doctor of Philosophy Degree in Biomedical Sciences." Title from title page of PDF document. "A Dissertation entitled"--at head of title. Bibliography: p. 63-71, 126-140.

Le variant d’histone CENP-A marque épigénétiquement le centromère. La présence de CENP-A au centromère permet le recrutement de protéines centromériques qui constituent la plateforme pour l’assemblage de kinétochores fonctionnels.Dans les cellules humaines, l'extrémité amino-terminale de CENP-A ainsi que la phosphorylation de la sérine 7, ont été signalées comme étant cruciales pour la progression de la mitose. Cependant, aucune phosphorylation de CENP-A dans d'autres espèces de métazoaires n'a été décrite. Ici, nous montrons que le domaine NH2-terminal CENP-A, mais pas sa séquence primaire, est nécessaire pour la mitose dans les fibroblastes embryonnaires de souris (MEFs). Nos données montrent que les défauts mitotiques résultant de la déplétion de CENP-A endogène peuvent être restaurés lorsque les MEFs expriment un mutant GFP-CENP-A dont l'extrémité NH2-terminal de CENP-A a été échangée par la queue phosphorylable de l'histone canonique H3. Inversement, dans ce même mutant, lorsque l’on remplace les deux serines phosphorylables par des résidus alanines, les défauts mitotiques persistent. En outre, le mutant de fusion non- phosphorylable de CENP-A, où les sept serines du domaine NH2-terminal ont été remplacées par des résidus alanines, a été également incapable de restaurer le phénotype mitotique des cellules déplétées en CENP-A endogène.Nous avons également identifié les trois premières sérines de la queue de CENP-A comme sites potentiels de phosphorylation. De plus, nos résultats montrent que l’absence de phosphorylation du domaine amino-terminal conduit à la délocalisation de la protéine centromérique CENP-C. Ces résultats suggèrent que la phosphorylation mitotique de CENP-A est un événement potentiellement fréquent chez les métazoaires et essentiel à la progression mitotique.Dans la seconde partie de ce travail, nous avons voulu lier sans ambiguïté la fonction du domaine NH2-terminal du CENP-A à la mitose. Nous avons conçu une nouvelle méthode, appelée approche Hara-kiri, pour pouvoir éliminer le domaine NH2- terminal seulement pendant la mitose. Ceci afin de répondre à la question ci-dessus dans les cellules humaines. L'élimination du domaine NH2-terminal du CENP-A en utilisant l'approche Hara-kiri en début de mitose a conduit à une augmentation des défauts mitotiques dans les cellules. Prises collectivement, ces données montrent que le domaine NH2-terminal CENP-A est nécessaire pendant la mitose afin d’assurer le bon déroulement de la division cellulaire. / The histone variant CENP-A epigenetically marks the centromere. The presence of CENP-A at the centromeres allows the recruitment of centromeric proteins that constitute the platform for functional kinetochores.In human cells, the NH2-terminus of CENP-A and its phosphorylation at serine 7 in mitosis has been reported to be crucial for the progression of mitosis. However, no phosphorylation of CENP-A in other metazoan species has been described. Here, we show that the NH2-terminus of CENP-A, but not its primary sequence, is required for mitosis in mouse embryonic cells (MEFs). Our data show that the mitotic defects resulting from the depletion of the endogenous CENP-A can be rescued when MEFs expressing a GFP- CENP-A mutant where the NH2-terminus of CENP-A was swapped with the phosphorylatable tail of conventional histone H3. Conversely, no rescue was observed when the two phosphorylatable serines in the H3 tail mutant were replaced with alanines. Furthermore, a non-phosphorylatable fusion mutant of CENP-A where all seven serines in the amino-tail were replaced with alanines, was also unable to rescue the mitotic phenotype of CENP-A depleted cells.We also identified that the first three serines of the tail of CENP-A as potential sites for phosphorylation. Additionally, we were able to link the phosphorylation of CENP-A amino-tail to the proper localization of the key centromeric protein CENP-C. These results suggest that mitotic CENP-A phosphorylation is a potentially common event in metazoans essential for mitotic progression.In the second par of this work we wanted to unambiguously tie the NH2-terminus function of CENP-A to mitosis. To achieve this, we wanted to remove the CENP-A amino-tail only during mitosis and we devised a new method called the Hara-kiri approach in order to answer the above question in human cells. The removal of the NH2-terminal domain of CENP-A using the Hara-kiri approach at the onset of mitosis led to increased mitotic defects in cells. Taken collectively these data show that the CENP-A NH2- terminus is required during mitosis to assure proper cell division.

Le p300/CBP acétyltransférase est un co-activateur transcriptionnel très important qui est impliqué dans la régulation d'un grand nombre de processus biologiques, comme la transcription d'ADN, le développement et l'immunité innée. Jusqu'à présent, le rôle de p300/CBP dans la régulation de l'expression des gènes a été largement étudiée, mais les mécanismes qui régulent son activité enzymatique sont encore peu connus. Des études ont montré que le dysfonctionnement de p300/CBP est associé à plusieurs formes de cancer et de maladies neurodégénératives. Dés lors, chaque progrès concernant les mécanismes de régulation de p300/CBP est devenu primordial pour le développement de nouvelles thérapies. Le 'noyau' de p300/CBP contient deux domaines pour la reconnaissance des modifications post-traductionnelles (MPTs), un bromodomaine et un PHD finger (le module BP), adjacent à un domaine HAT (ou domaine histone acétyltransférase). Plusieurs enzymes, modifiant la chromatine, contiennent des domaines de reconnaissance des MPTs. Fréquemment des groupements particuliers de ces domaines sont très conservés et liés, au sein de la même protéine ou du même complexe protéique, suggérant qu'ils réalisent des fonctions coordonnées. Ces domaines adjacents peuvent agir en concertation dans la reconnaissance simultanée de différents MPTs ou peuvent exercer des fonctions différentes de celles qui sont effectuées par ces deux domaines particuliers, tels que les fonctions de régulation enzymatique. Plusieurs études suggèrent que les cycles acétylation/désacétylation dans la boucle d'auto-inhibition, à l'intérieur du domaine HAT, jouent un rôle important dans la régulation de l'activité enzymatique de p300/CBP. La proximité du module BP et du domaine HAT suggère que la spécificité de liaison, appartenant au module BP, peut être intrinsèquement liée à la régulation de l'activité du domaine HAT. L'objectif de ma thèse est de déterminer le rôle du module BP dans la régulation de l'activité du domaine HAT. Je propose que le module BP soit impliqué dans la régulation de p300/CBP de deux façons. La première consiste à établir un lien avec le domaine HAT qui stabilise la conformation auto-inhibée de l'enzyme. La deuxième exige que le module BP joue un rôle dans le choix des substrats de p300/CBP. J'ai été en mesure de montrer que BP peut se lier au domaine HAT et à la chromatine modifiée et qu'il peut reconnaître les modifications effectuées par p300/CBP lui-même. Les données obtenues indiquent que le module BP peut être impliqué dans la régulation de l'activité de p300/CBP et dans son ciblage à la chromatine. / The p300/CBP acetyltransferase is an important transcriptional co-activator which is involved in regulating a wide range of biological processes, such as DNA transcription, development and innate immunity. To date, the role of p300/CBP in gene regulation has been extensively described but little is known about the mechanisms which regulate its activity. Since misregulation of p300/CBP has been associated to the development of several forms of cancers and neurodegenerative diseases, studies directed to decipher the mechanisms of regulation of p300/CBP are of great importance for the development of new therapies. The p300/CBP 'core' contains two post-translational modifications (PTMs) recognition motifs, a bromodomain and a PHD domain (the bromo-PHD module, BP), in close proximity to a histone acetyltransferase domain (HAT). Many chromatin modifying enzymes contain recognition modules for PTMs. Frequently particular groupings of such modules are conserved and linked within the same protein or the same multisubunit complex, suggesting that they perform concerted functions. These linked modules may act combinatorially to allow recognition of multiple PTMs or display new functions that are not possessed by the single modules, such as regulatory properties. Accumulating evidence suggests that acetylation/deacetylation in a conserved autoinhibitory loop of the p300/CBP HAT domain plays an important role in regulation of HAT activity. The close apposition of the BP module and the HAT domain suggests that BP substrate recognition is intrinsically linked to regulation of HAT activity. During my thesis work, I have investigated the role of BP in HAT regulation. I propose that the BP module is involved in p300/CBP regulation by binding to the HAT domain and stabilizing the autoinhibited conformation of the enzyme. I have also investigated substrate specificity of the BP module towards modified chromatin. I could show that the BP module binds histone modifications including those that are p300/CBP dependent. Altogether, the data suggests that the BP module is involved in regulating p300/CBP HAT activity and in targeting of chromatin.

Nuclear architecture and gene expression in Caenorhabditis elegans Mgr. Jitka Bolková ABSTRACT The parental genomes are initially separated in each pronucleus after fertilization. During the first mitosis this spatial distribution is being disintegrated. In my thesis we used green-to-red phoroconversion of Dendra2-H2B-labeled pronuclei to distinguish maternal and paternal chromatin domains and to track their distribution in space in living Caenorhabditis elegans embryos starting shortly after fertilization. Both of the parental chromatin domains within the nucleus are separated in the zygote and at the 2-cell stage. Intermingling occurs first after chromatin decondensation at the beginning of the cell cycle at the 4-cell stage. To our knowledge, we report to the first live observation of the separation and subsequent mixing of parental chromatin during embryogenesis. Following of the photoconverted chromatin also allowed us to detect a reproducible 180ř rotation of the nuclei during cytokinesis of the zygote. Tracking of fluorescently-labelled P granules and polar bodies showed that the entire embryo rotates during the first cell division. In the second part of the thesis we used the C. elegans model to investigate relationship between nuclear architecture and gene expression. We focused on localization of...

Bivalent (poised or paused) chromatin comprises activating and repressing histone modifications at the same location. This combination of epigenetic marks at promoter or enhancer regions keeps genes expressed at low levels but poised for rapid activation. Typically, DNA at bivalent promoters is only lowly methylated in normal cells, but frequently shows elevated methylation levels in cancer samples. Here, we developed a universal classifier built from chromatin data that can identify cancer samples solely from hypermethylation of bivalent chromatin. Tested on over 7,000 DNA methylation data sets from several cancer types, it reaches an AUC of 0.92. Although higher levels of DNA methylation are often associated with transcriptional silencing, counter-intuitive positive statistical dependencies between DNA methylation and expression levels have been recently reported for two cancer types. Here, we re-analyze combined expression and DNA methylation data sets, comprising over 5,000 samples, and demonstrate that the conjunction of hypermethylation of bivalent chromatin and up-regulation of the corresponding genes is a general phenomenon in cancer. This up-regulation affects many developmental genes and transcription factors, including dozens of homeobox genes and other genes implicated in cancer. Thus, we reason that the disturbance of bivalent chromatin may be intimately linked to tumorigenesis.

Das Tumormikromilieu beeinflusst maßgeblich Tumorwachstum und -progression sowie das Ansprechen von Tumorzellen auf Strahlen- und Chemotherapie. Weiterhin ist bekannt, dass Wachstumsfaktoren, Sauerstoffgehalt und extrazelluläre Matrix (EZM) als Resistenzfaktoren das Zellüberleben nach Exposition mit ionisierender Strahlung oder zytotoxischen Substanzen bestimmen. Weitere zelluläre Parameter, wie Zellmorphologie, Zytoskelettarchitektur und Chromatinkondensation, werden ebenfalls in Abhängigkeit der Wachstumsbedingungen moduliert, wie vergleichende Untersuchungen an physiologischeren drei- (3D) mit herkömmlichen zwei-dimensionalen (2D) Zellkulturen zeigen. Veränderungen der Chromatindichte beeinflussen zudem die Genexpression, wodurch wichtige zelluläre Prozesse, wie Überleben, Proliferation und Differenzierung der Zellen, reguliert werden. Außerdem ist die Chromatinkondensation für eine effektive Reparatur strahleninduzierter DNA-Schäden, wie DNA-Doppelstrangbrüche (DSB), von großer Bedeutung. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, die zelluläre Strahlenempfindlichkeit unter Berücksichtigung der Chromatinkondensation in humanen Bronchial- (A549) und Plattenepithelkarzinomzellen (UTSCC-15) in Abhängigkeit der Wachstumsbedingungen zu analysieren. Da die molekularen Mechanismen der Wechselwirkung zwischen Chromatindichte und Reparatur strahleninduzierter DSB bis heute unklar sind, war die Untersuchung dieser Zusammenhänge unter 2D, 3D und in vivo Wachstumsbedingungen von besonderem Interesse. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Zellwachstum in einer physiologischen 3D Matrix im Vergleich zur herkömmlichen 2D Zellkultur zu einer geringeren Anzahl an strahleninduzierten residuellen DSB (rDSB) und letalen Chromosomenaberrationen führen kann, was wiederum für ein verbessertes Zellüberleben nach Bestrahlung verantwortlich sein könnte. Des Weiteren konnte in 3D im Zusammenhang mit einer höheren Chromatinkondensierung eine Erhöhung der zellulären Strahlenresistenz gezeigt werden. Auf molekularer Ebene zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit außerdem, dass eine siRNA-vermittelte Hemmung chromatinmodifizierender Histondeacetylasen (HDAC 1, 2 und 4) zu keiner Strahlensensibilisierung führt, während durch die Behandlung mit dem pharmakologischen HDAC-Inhibitor Panobinostat (LBH589) neben der Chromatindekondensierung auch eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit der Zellen erreicht werden konnte. In Abhängigkeit der untersuchten Wachstumsbedingungen konnten Unterschiede in der Verteilung strahleninduzierter DSB zwischen hetero- und euchromatischen DNA-Bereichen nachgewiesen werden. Interessanterweise nimmt in 2D dosisabhängig der prozentuale Anteil der Heterochromatin (HC)-assoziierten Foci ab, wohingegen in 3D und im Xenografttumormodell dosisunabhängig etwa die Hälfte der Foci mit heterochromatischen DNA-Bereichen assoziiert sind. Diese Daten zeigen, dass Tumorzellen in 3D und in vivo in Abhängigkeit der veränderten Zellmorphologie und Chromatinkondensierung deutlich mehr HC-assoziierte rDSB besitzen als in 2D, was die Hypothese einer beeinträchtigten Reparatur im HC unterstützt. Dennoch zeigt die Korrelation zwischen der deutlich geringeren rDSB Gesamtanzahl und dem erhöhtem Zellüberleben in 3D, dass neben dem Anteil an kondensiertem Chromatin auch die Gesamtanzahl rDSB ein wichtiger Einflussfaktor der zellulären Strahlenempfindlichkeit zu sein scheint. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern somit wichtige Erklärungsansätze für einen direkten Zusammenhang zwischen Zellmorphologie, Chromatinkondensation und zellulärer Strahlenempfindlichkeit. Des Weiteren unterstreichen diese Untersuchungen das verwendete 3D Zellkulturmodell als Annäherung an die in vivo Situation. Damit sind diese Daten von großer Relevanz für ein besseres Verständnis der zellulären Strahlenempfindlichkeit auf molekularer Ebene und können entscheidend dazu beitragen die Behandlung von Tumorerkrankungen sowie die Heilungschancen der Patienten zu verbessern.