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Epigenetik und Chromatin (Subject) / VL8 (Lesson)
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- Nenne 3 Silencing- Typen in S. cerevisiae 1. Reprimierte Paarungstyp-Gene 2. Telomere 3. rDNA- Lokus (repetitiver Genort, kodiert für ribosomale DNA)
- Repressives Heterochromatin wird erzeugt durch... Sir 2 (NAD+- abhängige HDAC)/ Sir3 (BAH)/ Sir4
- Wie wird der Mating- Typ bei S. cerevisiae ausgebildet? Mating-Typ-Gene: MAT, 2 Typen: a und α 2 weitere Genorte mit Mating-Typ Genen werden konstant reprimiert: HMR und HML - homotholic mathing left und homotholic mating right HMR und HML werden reprimiert, weil sie von Sequenzelementen flankiert werden: - E= essencial - I= important → sind Silencer, silencen alles dazwischen - Silencer haben Bindestellen für DNA- bindende Proteine: ORC, Rap1, Abf1 - Proteine helfen Sir-Komplex zu rekrutieren, repressives Chromatin entsteht
- Silent chromatin in S. cerevisiae 1. An HML und HMR 2. An Telomeren, durch Sir-Komplex, repetitive Sequenzen sind Bindestellen für Rap1, multiple Rap1 können Sir-Komplex rekrutieren, Unterschied zu HML und HMR multiple Rap1- Bindestellen 3. rDNA-repeat-Silencing - RENT enthält Sir2. wird zu DNA rekrutiert, reprimiert, verhindert Rekombination
- Silencing in S. pombe - am Zentromer (Unterschied zu Cerevisiae) - Telomer - rDNA Lokus - Reprimierte Paarungstyp-Gene mat-2- mat-3
- Wo sind die repetitiven Sequenzen bei S. pombe? Wie heißen sie? am Kinetochor, Centromer Histonvariante H3; cnt- cntral dort repetitive Sequenzen aus: imr- innermost repeats otr- outermost repeats
- Zentromerisches Silencing bei S. pombe rDNA wird in beide Richtungen transkribiert - wenn in beide Richtungen exprimiert wird entsteht dsRNA - Dicer-Homolog zerstückelt sie → siRNAs entstehen - siRNAs werden geschmolzen, in RITS- Komplex gebaut → RITS kann an repetitive Sequenzen binden RITS rekrutiert Heterochromatin-Komplexe zu Chromatin, zb. - Clr4 (Homolog von Suvar3-9, Methyltransferase H3K9) - Swi 6 (Homolog HP1) - Clr3 (Homolog Rpd3)
- Silencing der reprimierten Paarungstyp-Gene in S. pombe haben auch mat-Gene: mat1≅ MAT → immer exprimiert mat2≅ HML mat3≅ HMR → immer reprimiert mat2 und ma3 flankiert von Repeats: IR-L und IR-R zwischen mat2 und mat3: canH (Centromer- homolog Region) → gleicher Mechanismus wie am Zentromer
- Silencing am Telomer bei S. pombe? Telomere haben TAS (telomer- associated sequenz), ähnlich wie bei cenH - an Telomer Silencing wahrscheinlich wie bei Zentromer (mit Repeats)
- Antigenische Variation in Parasiten bei Trypanosomen und Plasmodien - Trypanosomen infizieren Wirt, Gene von Tryp. werden in Blutzellen exprimiert Tryp. Proteine auf Oberfläche der Blutzellen (→ Var-Gene, Adhäsionsproteine, adhesion surface molecule PFEMP1, Erythrocyte membrane Protein 1) - es gibt ca. 60 Var- Gene, aber es wird immer nur 1 exprimiert: monoallelische Expression - viele in subtelomerischen Regionen - können durch subtelomerisches Chromatin reprimiert werden: durch Homologe von Sir2, H3K9 Methylierung und HP1- Homologe
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- Therapeutische Möglichkeiten bei Trypanosomen Hemmung der heterochromatinbildung → es müssen alle Var- Gene exprimiert werden
- Silencing in Neurospora crassa (Pilz) 1. Repeat- induced point mutation (RIP) im Dycarion 2. Quelling in vegetativen Hyphen 3. Meiotic silencing of unpaired DNA (MSUD)
- Hat N. crassa Methylierung? Ja, im Gegensatz zu Hefe! oft im CpG- Kontext - oft in Relikten von Transposons
- Was ist RIP und wann findet es statt? Repeat induced point mutation Möglichkeit festzustellen, ob Fremdsequenzen im Genom sind - meist Transposons von Viren - sollen reprimiert werden weil springende Transposons schädlich sein können im Dikaryon! - Stadium der sexuellen Entwicklung kurz bevor Kerne von a und A verschmelzen
- Wie funktioniert RIP? - genetische Mutation in Repetitiven Sequenzen (oft C→T) - dublizierte Sequenzen werden im Dikaryion detektiert und mutiert, oft auch methyliert → Kombination aus Stilllegung durch Mutation und epigenetischer Methylierung RIPping ist abhängig vom Chromatinzustand braucht H3K9 Histon- Methyltransferase (Dim5, Homolog von Suvar 3-9)
- Quelling - multiple Sequenzen im Genom von vegetativen Hyphen werden reprimiert (bis 30%) zB. Albino-Gen, Gen für Carotinoid-Synthese (WT orange, Mutante weiß) Mechanismus: RNA- Interferenz Versuch: Hyphen werden mit Albino-DNA transformiert, Erwartung mehr Albino-Phänotyp, aber 30% zeigen keine Änderung, auch nicht genetisch → Quelling! Fremd-DNA wird in multiple Kopien integriert in repetitiven Sequenzen → Inverted Repeats dsRNA entsteht, löst RNA- Interferenz aus
- Meiotic Silencing of unpaired DNA (MSUD) Bsp. Asm-1= Regulator der sexuellen Entwicklung in Neurospora - RNAi verwandtes Phänomen - Gen, welches in der Meiose nicht mit homologem Gen gepaart ist generiert ein Signal, das alle homologen Sequenzen stilllegt - beinhaltet RNA- abhängige RNA- Polymerase - Agronaut-like-Proteins - Dicer-like-Proteins
- Vergleiche Silencing in S. cerevisiae, S. pombe und N. crassa S. cerevisiae: keine Methylierung, keine RNAi - Silensing durch Sir- Komplex S. pombe: hat RNAi Silencing am Zentromer, Telomer, mat N. crassa: DNA- Methylierung und RNAi