Universität zu Köln

In Pflanzen wird die Genexpression durch mehrere epigenetische Regulationskomplexe streng kontrolliert, welche die epigenetische Landschaft aufbauen, modifizieren und aufrechterhalten. Viele dieser Komplexe sind auf DNA-bindende Proteine angewiesen, um bestimmte Motive im Genom zu erkennen. In Arabidopsis thaliana gehören zu diesen Proteinen fünf Paraloge der TELOMERE REPEAT BINDING FACTORS (TRBs). TRBs dienen als Transkriptionsfaktoren, die epigenetische Regulationskomplexe zu Telo-Box-DNA-Motive rekrutieren. Bemerkenswerterweise wurde festgestellt, dass TRBs sowohl mit dem repressiven Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) als auch mit dem aktivierenden PEAT-Komplex interagieren. Kürzlich wurde entdeckt, dass beide Komplexe bifunktional wirken können und die epigenetische Landschaft durch zwei gleichzeitige Verhaltensweisen verändern: Repression in Verbindung mit Deaktivierung für PRC2 und Aktivierung in Verbindung mit der Aufhebung der Repression für PEAT. Anhand von Protein-Protein-Interaktionsdaten, die in unserem Labor generiert wurden, untersuchte ich, ob TRBs an weiteren bifunktionalen epigenetischen Regulationskomplexen beteiligt sind. Ich stellte die Hypothese auf, dass es einen Komplex gibt, der PRC2, TRBs, eine neue Gruppe von Proteinen namens UTIs und die Histon-Demethylase ICU11 enthält. Durch CRISPR-Cas9-vermittelte Mutagenese erzeugte ich mehrere Funktionsverlustmutanten von UTI1 in verschiedenen trb-Hintergründen, die verschiedene Blütezeitphänotypen aufwiesen. Anschließend untersuchte ich diese Mutanten mit Hilfe von Transkriptomik und ChIP-Seq weiter und fand zusätzliche Hinweise auf den Zusammenhang zwischen TRBs und ICU11. Zu dieser Arbeit gehört auch ein eingereichtes Manuskript, das ich mitverfasst habe. Für die Studie habe ich eine Analyse von elf ChIP-Seq-Datensätzen verschiedener epigenetischer Regulationsproteine beigesteuert. Wir haben gezeigt, dass TRBs auch am aktivierenden NuA4 Komplex sowie an einem bisher nicht beschriebenen repressiven Komplex mit JMJ14 beteiligt sind. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass diese epigenetischen Regulationskomplexe an ihren genomischen Bindungsstellen weitgehend gegenseitig exklusiv zu sein scheinen. Abschließend haben wir entdeckt, dass drei TRB-Paraloge, die zuvor als redundant angesehen wurden, ein divergentes molekulares Verhalten aufweisen. Zusätzlich zu ihren unterschiedlichen DNA-Bindungsaffinitäten und angereicherten DNA-Motiven scheinen sie auch unterschiedliche epigenetische Regulationskomplexe zu bevorzugen. Insgesamt bietet diese Arbeit Einblicke in die Rolle von TRBs bei der epigenetischen Genregulation, liefert Hinweise darauf, dass TRBs an mindestens zwei weiteren Regulationskomplexen beteiligt sind, und widerlegt die Vorstellung einer vollständigen Redundanz zwischen TRB-Paralogen.

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