Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / There are many clinical diseases involving abnormal differentiation of smooth muscle, such as atherosclerosis, hypertension and asthma. In these diseases, one important pathological process is the disruption of the balance between differentiation and proliferation of smooth muscle cells. Serum Response Factor (SRF) has been shown to be a key regulator of smooth muscle differentiation, proliferation and migration through its interaction with various accessory proteins. Myocardin Related Transcrition Factors (MRTFs) are important co-activators of SRF that induce smooth muscle differentiation. Elucidating the mechanism of how MRTFs and SRF discriminate between genes required to regulate smooth muscle differentiation and those regulating proliferation will be a significant step toward finding a cure for these diseases. We hypothesized that SWI/SNF ATPdependent chromatin remodeling complexes, containing Brg1 and Brm, may play a role in this process. Results from western blotting and quantitative reverse transcription - polymerase chain reaction (qRT-PCR) analysis demonstrated that expression of dominant negative Brg1 or knockdown of Brg1 with silence ribonucleic acid (siRNA) attenuated expression of SRF/MRTF dependent smooth muscle-specific genes in primary cultures of smooth muscle cells. Immunoprecipitation assays revealed that Brg1, SRF and MRTFs form a complex in vivo and that Brg1 directly binds MRTFs, but not SRF, in vitro. Results from chromatin immunoprecipitation assays demonstrated that dominant negative Brg1 significantly attenuated SRF binding and the ability of MRTFs to increase SRF binding to the promoters of smooth muscle-specific genes, but not proliferation-related early response genes. The above data suggest that Brg1/Brm containing SWI/SNF complexes play a critical role in differentially regulating expression of SRF/MRTF-dependent genes through controlling the accessibility of SRF/MRTF to their target gene promoters. To examine the role of SWI/SNF in smooth muscle cells in vivo, we have generated mice harboring a smooth muscle-specific knockout of Brg1. Preliminary analysis of these mice revealed defects in gastrointestinal (GI) development, including a significantly shorter gut in Brg1 knockout mice. These data suggest that Brg1-containing SWI/SNF complexes play an important role in the development of the GI tract.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Understanding β-cell development and function is essential for generating more effective treatment options for individuals with diabetes. A key player in pancreatogenesis, islet development, and mature β-cell function is the Pdx1 transcription factor (TF). Pdx1 activity is modulated through interactions with various coregulators, including the Swi/Snf chromatin remodeling and Nucleosome Remodeling and Deacetylase (NuRD) complexes. Loss of one Swi/Snf ATPase subunit, Brg1, in early pancreatogenesis reduces final pancreas mass, and β-cell-specific deletion of both subunits, Brg1 and Brm, leads to glucose intolerance and loss of insulin production in the β-cell. Here, we hypothesized Swi/Snf governs endocrine progenitor cell development and postnatal islet function. To test this, we generated conditional murine knockouts of Brg1 (Brg1Δendo;Brm+/-), Brm (Brg1Δendo/+;Brm-/-), or both subunits (DKOΔendo) during endocrine cell development. No DKOΔendo mice were recovered at weaning, and loss of Brg1 but not Brm led to severe glucose intolerance, ad-lib fed hyperglycemia, and reduced insulin levels by four weeks of age. Brg1Δendo;Brm+/- mice had fewer islets and compromised insulin secretion. Together, these data suggest that loss of Brg1 during endocrine cell development has negative impacts on postnatal islet function, with loss of both Brg1 and Brm being early postnatal lethal. Pdx1 has been shown to also interact with the Chd4 helicase subunit of the NuRD complex. Here, we demonstrate Pdx1:Chd4 interactions are increased under stimulatory conditions and hypothesize that Chd4 modulates expression of Pdx1-bound genes critical for β-cell function. To test this, we generated a tamoxifen inducible, β-cell-specific Chd4 knockout mouse model (Chd4Δβ). Four weeks following Chd4 removal, Chd4Δβ mutants were glucose intolerant with severe insulin secretion defects. Additionally, Chd4Δβ islets contained fewer mature insulin granules and secreted more proinsulin. RNA-sequencing from Chd4Δβ β-cells identified numerous upregulated (eg Hk2, Mycl) and downregulated genes (eg MafA, Chga, Chgb, Slc2a2). Through ATAC-sequencing, we discovered several differentially accessible genomic regions, including Chd4-bound and Pdx1-controlled MafA Region 3, which had reduced accessibility in Chd4Δβ β-cells. Lastly, we demonstrate that CHD4 impacts human β-cell function and PDX1:CHD4 interactions were reduced in human donor β-cells with type 2 diabetes, demonstrating loss of these interactions is a significant feature of diabetes pathogenesis.

No description available.

No description available.

Bien que l’ADN contenu dans les cellules eucaryotes permette le stockage de l’information génétique, c’est l’empaquetage de l’ADN en chromatine qui permet d’organiser finement cette information au cours du développement des organismes. Cependant cette structure constitue une barrière pour l’accessibilité de séquences d’ADN régulatrices. Ainsi, il existe différents mécanismes qui permettent de moduler la structure de la chromatine afin de définir le programme transcriptionnel spécifique de chaque cellule durant le développement des organismes. Dans cette étude nous avons montré que BAF60, une sous unité des complexes de remodelage de la chromatine de type SWI/SNF, favorise la transition florale en réprimant l’expression du gène FLC, répresseur de la floraison, et en contrôlant la formation d’une boucle intra-génique sur ce gène via la modulation de la condensation de la chromatine, la composition en histone et la régulation de marques épigénétiques au niveau de ce locus. De plus, nous avons mis en évidence que BAF60 agit sur la croissance des racines en régulant négativement la production de cytokinines et en favorisant la progression du cycle cellulaire grâce à son rôle sur l’architecture chromatinienne. Nous avons également montré que BAF60 se fixe préférentiellement sur les G-box des gènes actifs au niveau des régions sans nucléosome. BAF60 est exprimé durant le jour et favorise la répression de gènes impliqués dans l’élongation de l’hypocotyle. L’ensemble des résultats obtenus dans cette étude a montré que BAF60 régule des étapes clés du développement d’Arabidopsis thaliana en modulant l’architecture chromatinienne afin de réguler l’expression de nombreux gènes indispensables à différentes voies développementales de la plante. Comprendre comment BAF60 peut réguler l’organisation chromatinienne au sein de tissus spécifiques constituera le prochain défi. / Although DNA in eukaryotic cells allows storage of genetic information, it is its packaging into chromatin which allows to finely organize this information throughout the development of organisms. Chromatin constitutes a barrier to regulatory DNA sequences accessibility. Different mechanisms modulate chromatin structure in order to set the specific transcriptional program for each cell type during development. In this study, we have shown that BAF60, a subunit of SWI/SNF complexes, promotes flowering, by repressing the expression of FLC, a key flowering repressor. BAF60 regulates FLC by controlling gene loop formation via modulation of chromatin condensation, histone composition and post-translational modifications. Furthermore, we have demonstrated that BAF60 acts on root growth by negatively regulating cytokinin production and by promoting cell cycle progression through its role in chromatin architecture. We have also shown that BAF60 binds preferentially G-box of active genes at nucleosome-free region. BAF60 is expressed during the day to promote repression of genes involved in hypocotyl elongation. All together these results have shown that BAF60 regulates key steps of Arabidopsis thaliana development. BAF60 can thus modulate chromatin architecture to regulate the expression of many genes required for different plant developmental pathways. Understanding how BAF60 can regulate chromatin organization in specific cell types is the next challenge.

Η ανάπτυξη του ανοσοποιητικού συστήματος ξεκινά από πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα, τα οποία διαδοχικά δίνουν γένεση σε ενδιάμεσους πληθυσμούς προγονικών κυττάρων οι οποίοι σταδιακά χάνουν την ικανότητά τους για αυτοανανέωση και τελικά δίνουν γένεση στα πλήρως διαφοροποιημένα κύτταρα της μυελικής και λεμφικής σειράς. Η συγκεκριμένη διαδικασία στηρίζεται στο λεπτό συντονισμό της αυτοανανέωσης, αλλά και της διαφοροποίησης, απαιτεί δε την έκφραση διαφορετικών γονιδίων που σχετίζονται με τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, τη μεταγραφική ρύθμιση γονιδίων, αλλά και συμπλόκων αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης που εμπλέκονται στη διαφοροποίηση. Η geminin έχει προταθεί ότι ρυθμίζει την απόφαση ενός κυττάρου για πολλαπλασιασμό ή διαφοροποίηση. Αλληλεπιδρά με μεταγραφικούς παράγοντες, με σύμπλοκα αναδιάταξης της δομής της χρωματίνης, ρυθμίζοντας την έκφραση γονιδίων που ελέγχουν τη νευρωνική διαφοροποίηση. Παράλληλα, δρα σαν αναστολέας του κυτταρικού κύκλου, προσδενόμενη στο παράγοντα αδειοδότησης της αντιγραφής του DNA, CDT1. Στόχος μας ήταν να διερευνήσουμε τον in vivo ρόλο της Geminin στη διαφοροποίηση και τον πολλαπλασιασμό, στο ανοσοποιητικό σύστημα. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής, βασιζόμενοι στο σύστημα Cre-loxP, δημιουργήσαμε μύες που επιτρέπουν την υπό συνθήκη εξάλειψη (knockout) του γονιδίου της geminin, πλαισιώνοντας τα εξώνια 3 και 4 του γονιδίου της με θέσεις loxP. Η στόχευση του γονιδίου και η παρεμβολή των 3 loxP θέσεων πραγματοποιήθηκε σε pc3 εμβρυικά πολυδύναμα κύτταρα μυός, χρησιμοποιώντας κατάλληλο πλασμιδιακό knockout φορέα, που έφερε τη κασέτα επιλογής TKneo. Μετά από ένεση των ορθά ανασυνδυασμένων pc3 κλώνων σε βλαστοκύστεις, τη δημιουργία χιμαιρικών μυών που εκφράζουν την Cre ρεκομπινάση στη γαμετική σειρά, και την επακόλουθη διασταύρωσή τους με μύες αγρίου τύπου, δημιουργήθηκαν ετερόζυγοι μύες για το πλαισιωμένο με loxP θέσεις αλληλόμορφο της Geminin, που παράλληλα έφερε και τη κασέτα επιλογής TKneo («floxed-ΤΚneo»), το πλαισιωμένο με loxP θέσεις αλληλόμορφο της Geminin, που στερούνταν της κασέτας επιλογής TKneo (floxed), καθώς επίσης και το αλληλόμορφο που στερούνταν των εξωνίων 3 και 4 και είναι το πλήρες knockout (ΔGEM ΚΟ -null) αλληλόμορφο). Από διασταυρώσεις ετερόζυγων για το ΔGEM ΚΟ αλληλόμορφο της geminin, δεν προέκυψαν ομόζυγοι μύες για το ΔGEM ΚO αλληλόμορφο (-/-), τόσο μεταγεννητικά όσο και in utero. Η μειωμένη αντιπροσώπευση των ΔGEM+/- μυών σε συνδυασμό με την αύξηση των Thy1-/B220- κυττάρων σε σπλήνα και λεμφαδένες ενήλικων μυών, η σημαντική αύξηση των Thy1+ και ειδικότερα των CD8+ Τ κυττάρων, καθώς επίσης και η αισθητή μείωση των CD4+ Τ κυττάρων του σπλήνα σε ζώα ηλικίας 5 μηνών, προτείνει ένα είδος απλοανεπάρκειας των ετερόζυγων για Geminin μυών. Σε παραπλήσια αποτελέσματα οδηγηθήκαμε και μετά από την ανάλυση των GT KO για το γονίδιο της Geminin (GT) μυών με τη μεθοδολογία της παγίδευσης γονιδίων. Τα ετερόζυγα GT ζώα διασταυρώθηκαν με ετερόζυγα ζώα για το πλήρες ΚΟ του BRG1 (BRG) και με ετερόζυγα ζώα που υπερεκφράζουν μια επικρατούσα κατασταλτική μορφή του BAF57 (BAFΔΝ, BAF), προκειμένου να διαπιστωθεί εάν υπάρχει γενετική αλληλεπίδραση μεταξύ της Geminin και των μελών του συμπλέγματος αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης SWI/SNF, BRG1 και BAF57 που έχει δειχθεί ότι παίζουν σημαντικό ρόλο κατά την ανάπτυξη και διαφοροποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Ιστοειδικά, χρησιμοποιώντας την floxedΤΚneo σειρά μυών σε συνδυασμό με την CD2-Cre, που επιτρέπει την εξάλειψη του γονιδίου από το στάδιο των DN κυττάρων του θύμου και μετά, είδαμε ότι η ανάπτυξη του θύμου δεν φαίνεται να επηρεάζεται κατά την απουσία της Geminin, ενώ αντίθετα ο ολικός αριθμός των σπληνοκυττάρων μειώνεται στα FlTKneo/KO;CD2 σε σχέση με τα WT. Μιτωγονική διέγερση με ConA εναιωρήματος σπληνοκυττάρων από FlTKneo/KO;CD2 και WT ζώα, έδειξε ότι τα FlTKneo/KO;CD2 Τ λεμφοκύτταρα αδυνατούν να διαιρεθούν. Τέλος, έγινε προσπάθεια για ιστοειδική υπερέκφραση στο ανοσοποιητικό σύστημα της ανθρώπινης Geminin συντηγμένης με τη πράσινη φθορίζουσα χρωστική (GFP). Το συγκεκριμένο σύστημα επιτρέπει την υψηλή έκφραση του διαγονιδίου κυρίως στα Τ κύτταρα. Ενώ προέκυψαν ιδρυτές για όλες τις πιο πάνω σειρές τόσο με χαμηλή όσο και με υψηλή ενσωμάτωση του διαγονιδίου, η έκφραση της GFP δεν κατέστη δυνατόν να ανιχνευθεί με FACS. Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν ότι η Geminin είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τα αρχικά στάδια ανάπτυξης του εμβρύου μυός, ενώ ιστοειδικά στο ανοσοποιητικό σύστημα η πλήρης εξάλειψή της δεν έχει καμία επίπτωση στην ανάπτυξη του θύμου αδένα, ενώ αντίθετα στη σπλήνα εμφανίζονται μειωμένοι οι πληθυσμοί των ώριμων CD4 και CD8 Τ λεμφοκυττάρων. Τέλος, φαίνεται να συνεργάζεται με το σύμπλεγμα αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης SWI/SNF στη ρύθμιση των CD4 κυττάρων του θύμου αδένα και των CD8 του σπλήνα. / Immune system development initiates from a multipotent hematopoietic stem cell that consecutively generates intermediate progenitors that concomitantly lose their self-renewal ability and finally generate the fully differentiated cells of the myeloid and lymphoid lineage. The whole procedure is based on the fine tuning of the processes of both self-renewal and differentiation, and requires the expression of diverse genes that are implicated in the processes of cell cycle regulation, transcriptional regulation, and are constituents of chromatin remodeling complexes that operate during differentiation. Geminin has been proposed to control a cell’s decision to proliferate or differentiate. It interacts with transcription factors, with chromatin remodeling complexes, regulating neurospecific gene transcription. At the same time, Geminin acts as a cell cycle inhibitor through direct binding to the DNA licensing factor CDT1. Our goal was to investigate Geminin’s in vivo role in differentiation and cell cycle regulation in the immune system. In this thesis, using Cre-loxP system, we generated conditional knockout mice for Geminin’s gene, flanking exons 3 and 4 with loxP sites. Gene targeting and the insertion of the three loxP sites was performed in pc3 mouse embryonic stem cells, using a suitable knockout plasmid vector, which bared the TKneo cassette selection marker. Upon injection of the homologously recombined pc3 clones into blastocysts, the generation of chimeric mice that expressed Cre recombinase in their germ line, and their subsequent cross to wild type mice, we were able to generate heterozygote mice for the flanked by loxP sites allele of Geminin that also bared TKneo selection marker (“floxed-TKneo” allele), the flanked by loxP sites allele of Geminin that was deprived of the TKneo selection marker (the floxed allele) and the complete knockout allele of Geminin (ΔGEM KO (null) allele) that was deprived of exons 3 and 4. From ΔGEM+/- intercrosses we didn’t recover any homozygote knockout mice, both postnatally and in utero. The reduced number of the ΔGEM+/- obtained, in combination with the dramatic increase of Thy1-B220- cells from spleen and lymph nodes from ΔGEM+/- adult mice, the significant increase in Thy1+ and CD8+ from lymph nodes and the discernible decrease of spleenic CD4 T cells in ΔGEM+/- aged 5 months suggest that ΔGEM+/- mice are haploinsufficient. Similar results were obtained from the analysis of the GT knockout that we generated, using a gene trap mutagenesis approach. GT heterozygote mice were crossed with heterozygote mice for BRG1 Knockout (BRG mice) and with heterozygote mice that overexpressed a dominant negative form of BAF57 (BAFΔN, BAF mice), so as to investigate whether there is a genetic interaction between Geminin and the two members of the SWI/SNF chromatin remodeling complex that have significant roles during development and differentiation of the immune system. Upon conditional inactivation of Geminin’s gene in the immune system, using floxedTKneo and CD2-Cre mouse lines, that allowed the deletion of the gene from the DN stage and on, we were surprised to see that in the Geminin conditional knockout mice, thymic development was largely unaffected. On the contrary, spleenic cellularity from Geminin conditional knockout mice was fairly reduced, when compared to WT control littermates. Mitogenic stimulation with ConA of spleenic whole cell extract from Geminin conditional KO (FlTKneo/KO;CD2) and WT mice demonstrated that the mutant T cells were unable to divide. Finally, we tried to overexpress human Geminin tagged with Green Fluorescent Protein (GFP) specifically in the immune system. This particular system would ensure high expression of the transgene mainly in T cells. We obtained founders for all of the cloned constructs, both with low and high copy transgene integration, but we were unable to detect GFP expression by FACS analysis. Our results show that Geminin has a pivotal role during early mouse embryonic development, whereas tissue specific inactivation in the immune system leaves thymic development largely unaffected, whereas mature CD4 and CD8 T cells in the spleen are drastically reduced. Finally, Geminin seems to operate with SWI.SNF complex for the regulation of thymic CD4 and spleenic CD8.

L’intégrase (IN) du VIH-1 est une enzyme clé catalysant l’insertion de l’ADN proviral dans le génome cellulaire au sein d’un complexe nucléoprotéique d’intégration.Les nombreux efforts apportés à l’étude du mécanisme d’intégration ont permis d’accumuler de multiples données sur ce processus complexe. Cependant plusieurs questions essentielles demeurent sans réponses en particulier concernant l’architecture fonctionnelle des complexes d’intégration de VIH-1. En effet même si les complexes actifs pour l’intégration sont relativement bien définis leur chronologie précoce de formation demeure inconnue. De même les phases tardives de leur association au substrat naturel d’intégration que constitue la chromatine restent floues. Enfin le rôle des facteurs du complexe de préintégration (CPI) dans la régulation des ces mécanismes doit être déterminé.Mon travail de thèse s’est reposé sur trois axes s’articulant autour de ces questions:-Comment est régulée la dynamique des phases précoces d’attachement des oligomères d’intégrase sur les extrémités virales ?-Quel est l’impact de la structure de l’ADN cible et de la chromatine sur l’association active des complexes d’intégration ?-Quel(s) rôle(s) joue(nt) les facteurs du CPI dans ces phases ? / HIV-1 integrase (IN) is a key enzyme catalyzing the proviral DNA insertion into the cellular genome within a nucleoprotein integration complex.The numerous efforts made on the mechanism of integration have led to the accumulation of substantial data on this process. However many important questions are still open particularly on the functional architecture of the HIV-1 integration complexes. Indeed even if the active complexes involved in the catalysis of the integration are well described, the chronology of their early formation is still unknown. Moreover, the late association of these complexes with the host chromatin is also obscure. Finally the involvement of the IN cofactors inside the preintegration complex on these steps has to be elucidated.The project of my PhD relied on three axis articulated on these questions:-What is the dynamic of the IN oligomers association on the DNA viral ends?-What is the impact of the target DNA chromatin structure on the functional association of the integration complexes?-Involvement of the PIC factors on these steps?

Les tumeurs rhabdoïdes (TR) constituent un rare cancer indifférencié du jeune enfant et du nourrisson, avec un âge médian au diagnostic de 20 mois. Ces tumeurs sont caractérisées par une inactivation biallélique du gène suppresseur de tumeur SMARCB1, un des membres du complexe SWI/SNF, acteur majeur du remodelage de la chromatine, sans autre altération génomique récurrente. Le pronostic des TR est péjoratif, le taux de survie globale atteignant 30% dans la plupart des séries, malgré des approches thérapeutiques conventionnelles particulièrement agressives. Les approches d’immunothérapies ont obtenu un succès certain dans certains cancers de l’adulte, et récentes analyses de l’infiltrat immun des cancers pédiatriques ne montrent pas un fort taux de tumeurs infiltrées à l’exception de rare types de cancers dont les TR intracrâniennes. Nous avons donc procédé à une analyse multimodale de l’infiltrat immun de cohortes de patients ainsi que d’un modèle de TR murines établi dans notre laboratoire. Nous avons identifié une forte proportion de tumeurs infiltrées dans certains sous-groupes de TR. Cet infiltrat était composé à la fois de cellules myéloïdes incluant des populations au phénotype immunosuppresseur, et lymphocytaires T notamment de phénotype résident mémoire caractérisées par une forte expansion clonale probablement spécifique d’un antigène tumoral. Nous avons identifié des cibles thérapeutiques communes aux tumeurs humaines et au modèle murin syngénique, et trouvé que cibler l’infiltrat lymphocytaire T ou myéloïde était susceptible d’induire une réponse tumorale complète avec induction d’une mémoire immunitaire, confirmant le caractère immunogénique des TR, et apportant de nouvelles stratégies thérapeutiques utiles en clinique. Enfin, nous avons identifié que les TR étaient le site d’une réexpression de rétrovirus endogènes, dépendante de celle de SMARCB1, avec activation des voies de l’interféron, apportant une base à une immunogénicité des TR issue du génome non codant. / Rhabdoid tumors (RT) are highly undifferentiated cancers occurring in infancy and early childhood, with a median age at diagnosis about 20 months. These tumors are characterized by the biallelic inactivation of SMARCB1 tumor suppressor gene, core member of the SWI/SNF complex, one major chromatin remodeling actor, in an otherwise highly stable genome. The prognosis of RT is dismal with overall survival hardly reaching 30% in most series, despite particularly aggressive conventional treatment. Immunotherapy approaches has gained a striking success within some adult cancer types and recent analyses of immune cell content of pediatric cancers don’t reveal a high rate of infiltrated tumors, except in few tumor types such as intracranial rhabdoid tumors. Then, we conducted a comprehensive analysis of the immune context of both human RT cohorts and a mouse RT model, including at single cell level. We identified a high recurrence of infiltrated tumors, in a RT-subgroup related manner, composed of both myeloid cells including cells with immune suppressive phenotypes, and T cells with notably a tissue resident memory phenotype demonstrating a high clonal expansion highly suggestive of immunogenicity. We identified common targetable immune populations between human and mouse RTs, and found that targeting both T and myeloid infiltrating cells was able to induce complete anti-tumor response with induced memory, confirming the immunogenic properties of RTs, and identifying new therapeutic strategies of clinical relevance. We finally identified that RTs were the site of SMARCB1-dependent endogenous retroviruses reexpression, with subsequent activation of interferon signaling, likely triggering the immune response in the context of RT, and providing a basis of non-coding genome-driven immunogenicity for these tumors.

Das CCAAT/Enhancer-Binding-Protein α (C/EBPα) ist ein Transkriptionsfaktor, der das Zellschicksal des hämatopoetischen Systems bestimmt. C/EBPα reguliert die Selbsterneuerung hämatopoetischer Stammzellen und bestimmt die myelomonozytäre Zelldifferenzierung. C/EBPα besitzt zudem die Eigenschaft lymphoide Zellen in myeloischen Zellen zu transdifferenzieren. Die von C/EBPα induzierte lymphoid-myeloische Transdifferenzierung kann als Modellsystem dienen, um die Vorgänge der Linienfestlegung, der zellulären Plastizität sowie der Funktionen von C/EBPα in der Zelldifferenzierung und Leukämogenese zu untersuchen. C/EBPα ist ein unstrukturiertes Protein, das seine Funktionen durch wechselnde Proteininteraktionen ausübt. Intrinsisch unstrukturierte Proteine, wie C/EBPα, sind prädestiniert an schwachen, multivalenten und hochdynamischen Proteininteraktionen teilzunehmen. Solche Inter-aktionen werden hauptsächlich durch kurze lineare Motive der Protein-Primärstruktur vermittelt. Motiv-basierte Proteininteraktionen sind mit den herkömmlichen Methoden der Interaktom-Analyse schwer zu analysieren. Die Anwendung der neuartigen Biotin-Ligase basierten TurboID Methode mit schneller Enzym-Kinetik ermöglichte nun die Analyse eines dynamischen C/EBPα Interaktoms während der lymphoid-myeloiden Transdifferenzierung. Es wurde festgestellt, dass sich die Proteinexpression der meisten C/EBPα interagierenden Proteine während der Transdifferenzierung kaum änderte, trotz erheblicher Änderungen des C/EBPα Interaktoms, was eine Regulation durch alternative Mechanismen nahelegt. Es wurden mehrere epigenetische Komplexe gefunden, einschließlich Mediator, SWI/SNF und CAF-1, die als mögliche Verbindung zwischen Interaktom, Transkriptom, Chromatinstruktur und Phänotyp in Betracht gezogen werden können. / The CCAAT/enhancer binding protein α (C/EBPα) is a key lineage-instructive transcription factor in the haematopoietic system. C/EBPα regulates the self-renewal of haematopoietic stem cells and is one of the main determinants of myeloid commitment. C/EBPα induces transdifferentiation of B cells into myeloid cells. C/EBPα-induced lymphoid-myeloid transdifferentiation may serve as a model system to study lineage commitment and cellular plasticity as well as address open questions related to functions of C/EBPα in differentiation and leukaemogenesis. C/EBPα is an intrinsically disordered protein that exerts its functions through protein interactions. Intrinsically disordered proteins (IDPs) engage in highly dynamic, weak, and multivalent protein interactions, which are mediated by short linear motifs (SLiMs). SLiMs-based protein interactions are difficult to analyse by conventional methods of interactome analysis. However, to understand the connection between the C/EBPα interactome and its functions, analysis in the cellular context is required. The application of the novel biotin ligase TurboID with faster kinetics enabled the analysis of the dynamic interactome of C/EBPα in the process of lymphoid-myeloid transdifferentiation. For most of the interacting proteins, the protein level did not change, yet variable interactions were found, indicating regulated interactions. TurboID identified changes in the composition of the SWI/SNF complex during transdifferentiation, including the exchange of subunits specific for BAF and PBAF subcomplexes, Brg1 and Brm ATPases, and cell type-specific subunits. The analysis also identified the interaction pattern of the histone demethylase Kdm6b and functional assays confirmed its role in transdifferentiation. TurboID enabled the comparative analysis of the interactomes of C/EBPα isoforms and mutants, that alter the balance between differentiation and proliferation and its oncogenic functions.

<p>Chromatin is a highly dynamic, regulatory component in the process of transcription, repair, recombination and replication. The BRG1 and SNF2H proteins are ATP-dependent chromatin remodeling proteins that modulate chromatin structure to regulate DNA accessibility for DNA-binding proteins involved in these processes. The BRG1 protein is a central ATPase of the SWI/SNF complexes involved in chromatin remodeling associated with regulation of transcription. SWI/SNF complexes are biochemically hetero-geneous but little is known about the unique functional characteristics of the various forms. We have shown that SWI/SNF activity in SW13 cells affects actin filament organization dependent on the RhoA signaling pathway. We have further shown that the biochemical composition of SWI/SNF complexes qualitatively affects the remodeling activity and that the composition of biochemically purified SWI/SNF complexes does not reflect the patterns of chromatin binding of individual subunits. Chromatin binding assays (ChIP) reveal variations among subunits believed to be constitutive, suggesting that the plasticity in SWI/SNF complex composition is greater than suspected. We have also discovered an interaction between BRG1 and the splicing factor Prp8, linking SWI/SNF activity to mRNA processing. We propose a model whereby parts of the biochemical heterogeneity is a result of function and that the local chromatin environment to which the complex is recruited affect SWI/SNF composition.</p><p>We have also isolated the novel B-WICH complex that contains WSTF, SNF2H, the splicing factor SAP155, the RNA helicase II/Guα, the transcription factor Myb-binding protein 1a, the transcription factor/DNA repair protein CSB and the RNA processing factor DEK. The formation of this complex is dependent on active transcription and links chromatin remodeling by SNF2H to RNA processing.</p><p>By linking chromatin remodeling complexes with RNA processing proteins our work has begun to build a bridge between chromatin and RNA, suggesting that factors in chromatin associated assemblies translocate onto the growing nascent RNA.</p>