A hiszton módosítások dinamikájának és a transzkripció szabályozásában betöltött szerepének vizsgálata ecetmuslicában = Investigation into the dynamics and functional role of histone modifications during transcription in Drosophila melanogaster

Munkánkban két ekdizon indukálta gén, az Eip74EF és Eip75B ekdizon függő transzkripcióját befolyásoló epigenetikai mintázatokat vizsgáltuk. Jellemeztük e gének több promóterének aktivitását a harmadik lárvastádium során. Számos hiszton módosítást azonosítottunk a két gén különböző funkcionális régióiban, melyek közül öt módosítás dinamikáját, az azt létrehozó faktorokat, funkcionális hatásukat részletesen is jellemeztük. A H3K9 acetilációja ezeken a géneken jellemzően konstans, ennek ellenére ez a módosítás, melyről kimutattuk, hogy a SAGA komplex hozza létre, szükséges a két gén teljes indukciójához. További SAGA szabályozta gének vizsgálatával azt állapítottuk meg, hogy ez a módosítás a gének hozzáférhetőségét fokozhatja mind serkentő mind gátló faktorok számára. A H3K23 acetilációja a gének aktivációja során mutatható ki a két gén promóterein, így valószínűleg kritikus szerepet játszik azok szabályozásában. Kimutattuk, hogy ezt a módosítást a nejire/dCBP acetiltranszferáz hozza létre, melynek hiányában mindkét vizsgált gén transzkripciója csökkent mértékű. A H4K8, H4K12 és H4K16 acetilációja magasabb szintről közvetlenül a bábozódás előtti állapotban lecsökken. Kimutattuk, hogy a H4K8 acetilációját a gcn5 acetiltranszferáz végzi. A H4K12 acetilációjáért az ATAC komplex felelős. Erről kimutattuk, hogy részt vesz az ekdizon bioszintéziséért felelős gének szabályozásában, így e komplex kétféle mechanizmuson keresztül is kifejti hatását az ekdizon indukálta génekre. | In this study we examined the epigenetic mechanisms that influence the ecdysone dependent transcription of the Eip74EF and Eip75B ecdysone response genes. We characterized the activity of several of their promoters during the third larval instar and identified several covalent histone modifications on different functional regions of these genes. Five of these modifications were characterized in detail. Acetylation of H3K9 is constantly present on these genes. However, this modification, which we showed to be generated by the SAGA complex, is required for the complete activation of the two genes. By analyzing several other SAGA regulated genes we found that this modification increases the accessibility of genes for both stimulatory and inhibitory factors. H3K23 acetylation is characteristically established on the promoter regions of these genes during activation, thus might play a critical role in their regulation. We showed that this modification is catalyzed by the nejire/dCBP acetyltransferase, which is required for the full activation of both genes. The level of H4K8, H4K12 and H4K16 acetylation is decreased prior pupariation. We showed that acetylation of H4K8 is catalyzed by the gcn5 acetyltransferase. H4K12 is catalyzed by the SAGA complex. We showed that this complex participates in the regulation of genes of the ecdysone biosynthetic pathway, thus, this complex regulates the expression of ecdysone induced genes in two different ways

Epigenetic Regulation in Neurodegeneration Disease

Due to their often age-dependent nature, neurodegenerative diseases impact an increasing portion of modern societies [...

DNA Methylation in Huntington’s Disease

Methylation of cytosine in CpG dinucleotides is the major DNA modification in mammalian cells that is a key component of stable epigenetic marks. This modification, which on the one hand is reversible, while on the other hand, can be maintained through successive rounds of replication plays roles in gene regulation, genome maintenance, transgenerational epigenetic inheritance, and imprinting. Disturbed DNA methylation contributes to a wide array of human diseases from single-gene disorders to sporadic metabolic diseases or cancer. DNA methylation was also shown to affect several neurodegenerative disorders, including Huntington’s disease (HD), a fatal, monogenic inherited disease. HD is caused by a polyglutamine repeat expansion in the Huntingtin protein that brings about a multifaceted pathogenesis affecting several cellular processes. Research of the last decade found complex, genome-wide DNA methylation changes in HD pathogenesis that modulate transcriptional activity and genome stability. This article reviews current evidence that sheds light on the role of DNA methylation in HD

Functional characterization and gene expression profiling of Drosophila melanogaster short dADA2b isoform-containing dSAGA complexes

The data presented here are in accord with results of genetic complementation experiments, and support the hypothesis that different isoforms of dADA2b contribute to the functional variations of dSAGA multiprotein HAT complexes

The histone replacement gene His4r is involved in heat stress induced chromatin rearrangement

His4r is the only known variant of histone H4 in Drosophila. It is encoded by the His4r single-copy gene that is located outside of the histone gene cluster and expressed in a different pattern than H4, although the encoded polypeptides are identical. We generated a null mutant (His4rΔ42) which is homozygous viable and fertile without any apparent morphological defects. Heterozygous His4rΔ42 is a mild suppressor of position-effect variegation, suggesting that His4r has a role in the formation or maintenance of condensed chromatin. Under standard conditions loss of His4r has a modest effect on gene expression. Upon heat-stress the induction of the Heat shock protein (HSP) genes Hsp27 and Hsp68 is stronger in His4rΔ42 mutants with concordantly increased survival rate. Analysis of chromatin accessibility after heat shock at a Hsp27 regulatory region showed less condensed chromatin in the absence of His4r while there was no difference at the gene body. Interestingly, preconditioning before heat shock led to increased chromatin accessibility, HSP gene transcription and survival rate in control flies while it did not cause notable changes in His4rΔ42. Thus, our results suggest that His4r might play a role in fine tuning chromatin structure at inducible gene promoters upon environmental stress conditions

Benignus és malignus hiperproliferatív ill. gyulladásos bőrbetegségek pathomechanizmusának vizsgálata funkcionális genomikai módszerekkel = Studies on the pathomechanism of benign and malign hyperproliferative as well as inflammatory skin diseases by means of functional genomics

Pikkelysömörben vizsgáltuk a sejtciklus szabályozásban részt vevő extracelluláris mátrix protein, a fibronektin szerepét, és azonosítottunk egy nem kódoló RNS gént (PRINS), mely szerepet játszik a pikkelysömörre való hajlam, ill. a sejtek stressz válaszának kialakításában. A multifaktoriális etiológiájú lábszárfekély genetikai hátterének vizsgálata során azonosítottunk egy SNP-t, amely magasabb arányban fordul elő a betegekben, mint egészségesekben, feltételezzük, hogy szerepet játszik a betegség pathogenezisében. A serdülőkorban és gyakran még a felnőttkorban is gondot jelentő acne vulgaris gyulladásos bőrbetegség genomikai kutatása során igazoltuk, hogy az interleukin 1 receptor antagonista gén (IL-1RN) egy polimorfizmusa ebben a kórképben magasabb arányban fordul elő, mint az egészséges populációban, amely pathogenetikai szerepére utal. Megmutattuk, hogy az acne pathomechanizmusában kulcsfontosságú Propionibacterium acnes baktérium a keratinocitákban a veleszületett immunitásban szerepet játszó gének expresszióját indukálja. Vizsgáltuk a hisztamin szerepét az allergiás kontakt dermatitisz pathogenezisében. Kísérleteinkhez hisztidin dekarboxiláz knock-out egereket használtunk, és eredményeink alapján feltételezzük, hogy a hisztamin a késői típusú kontakt dermatitiszben negatív reguláló szerepet tölt be. A pályázat keretében a gyulladásos bőrbetegségek ill. a szénanátha kezelésére alkalmas új fototerápiás eljárásokat is fejlesztettünk és vizsgáltuk azok hatásmechanizmusát. | We investigated the role of an extracellular matrix protein, fibronectin (an important regulator of the cell cycle), in psoriasis. We identified a non-coding RNA gene, PRINS playing a role in cell stress, and a key factor of psoriasis susceptibility. The genetic background of the multifactorial leg ulcer was also studied. We discovered an SNP that is more frequent among leg ulcer patients than in controls. This finding suggests that this SNP might play a role in the pathogenesis of this disease. Acne vulgaris is another very common inflammatory skin disorder affecting a significant proportion of the teenager and the adult population. We showed that a polymorphism of the interleukin 1 receptor antagonist gene (IL1-RN) is more frequent among the affected individuals compared to healthy controls. This suggests a role for the IL1-RN gene in the development of this skin condition. Studies on the contribution of the skin colonizing Propionibacterium acne in the pathomechanism of acne showed that this bacterium induces the expression of genes playing a role in innate immunity of human kerationocytes. The role of histamine in allergic contact dermatitis was also investigated. We used histamine decarboxylase knock-out mice, and our results suggest that histamine plays a negative regulatory role in the late-type contact dermatitis. We have developed novel phototherapeutic methods for the treatment of inflammatory skin diseases and rhinitis allergica, and studied their mode of action