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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/28667 |
| Date | 10 January 2024 |
| Creators | Sapozhnikova, Valeriia |
| Contributors | Leutz, Achim, Landthaler, Markus, Damm, Frederik |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY 4.0) Attribution 4.0 International, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
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