Die Acetyltransferase TIP60/KAT5 steuert die circadiane Uhr in Drosophila
Endogene Uhren steuern verhaltensbezogene und physiologische Prozesse in einer rhythmischen Weise, die eine Periodizität von ~24 h aufweist. Drosophila zeigt einen robusten Rhythmus von Aktivitäts- /Ruhephasen, der von im Gehirn befindlichen zirkadianen Schrittmacherneuronen gesteuert wird. Angeborene Rhythmen der Genexpression werden durch positive und negative transkriptionelle/translationale Rückkopplungsschleifen, die die circadiane Uhr antreiben, generiert. Obwohl die Regulierung der Rückkopplung von Uhrengenen relativ gut verstanden ist, sind die Faktoren, die die Aktivatoren stimulieren, einen neuen circadianen Zyklus zu beginnen, noch unbekannt. Posttranslationale Modifikationen spezifischer Proteine durch Acetylierung erleichtert die Gentranskription. TIP60/KAT5 ist ein Mitglied der hochkonservierten MYST-Familie von Acetyltransferasen und ist an einer Vielzahl zellulärer Prozesse beteiligt, wie beispielsweise Zellwachstum und DNA-Reparatur, undzwar indem es verschiedene Zielproteine acetyliert. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Mechanismen, durch die Lysin-Acetyltransferase TIP60/KAT5 die circadiane Uhr von Drosophila steuert, zu untersuchen.
Das binäre UAS/GAL4 System wurde eingesetzt, um einen gezielten knock down (durch RNA-Interferenz) oder eine Überexpression (eine Mutation in der für die Katalyse essentiellen Aminosäure, wodurch eine dominant negative Funktion verursacht wird) von TIP60/KAT5 in zirkadianen Schrittmacherneuronen zu erreichen. Das temperatursensitive GAL80 (TARGET) System wurde verwendet, um die normale Entwicklung der Schrittmacherneuronen bis ins Erwachsenenstadium zu ermöglichen. Unter Verwendung von nicht-invasiven lokomotorischen Aktivitätstests konnte gezeigt werden, dass TIP60 in Schrittmacherneuronen für den robusten zirkadianen Rhythmus in Abwesenheit von Zeitgebern im adulten Stadium erforderlich ist. In Übereinstimmung mit den beobachteten Veränderungen des circadianen Bewegungsverhaltens, war die rhythmische Expression von wichtigen clock-controlled genes wie Period und Timeless sowie Genen der Hilfsschleife Vrille und Clockwork orange gedämpft. Im Gegensatz dazu konnte gezeigt werden, dass die Tip60 mRNA unabhängig von der Uhr reguliert wird. Das zirkadiane Bewegungsverhalten wurde genutzt, um zu beurteilen, ob Untereinheiten des TIP60 (Nu4A) multimeren Komplexes auch an der Regulation des Rhythmus beteiligt sind. Um die Zielproteine von TIP60 in der circadianen Uhr zu bestimmen, wurde ein genetischer Interaktions-Test unter Verwendung des Phänotyps der circadianen Lokomotoraktivität durchgeführt und es wurde eine starke Interaktion mit dem zirkadianen Co-Aktivator CYCLE und dem Repressor PERIOD in trans-heterozygoten Kreuzungen gefunden.
Aufgrund des Fehlens eines spezifischen Antikörpers, um die Funktion von TIP60 in vivo in adulter Drosophila zu untersuchen, wurde ein transgener Stamm (UAS dTIP60-HA) mit einem Hämagglutinin-Epitop-Tag erzeugt. Dieser transgene Stamm wurde genutzt, um TIP60-HA unter Verwendung eines ubiquitären Promotors (tub GAL4) überzuexprimieren. Ein Antikörper gegen das Epitop (Anti-HA) wurde verwendet, um einen Chromatin-Immunopräzipitations-Assay (ChIP) in diesen transgenen Fliegen durchzuführen. Es zeigte sich, dass TIP60 rhythmisch in der regulatorischen Region von clock-controlledgenes lokalisiert ist, was eine rhythmische Belegung von DNA-Elementen, ähnlich dem CLOCK/CYCLE Komplex, nahelegt. Co-Immunpräzipitation wurde mit transgenen Fliegen durchgeführt, um eine Protein-Protein-Wechselwirkung zwischen TIP60 und CYCLE nachzuweisen. Die Ergebnisse dieser Studie legen deutlich eine Beteiligung von TIP60/KAT5 als Co-Aktivator an der präzisen Steuerung der circadianen Uhr in Drosophila nahe.
Deutsche Übersetzung: Dr. Inga Urban
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-002B-7C26-F |
| Date | 13 October 2015 |
| Creators | Ilangovan, Vinodh |
| Contributors | Eichele, Gregor Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Relation | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
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