Epigenetische Regulierung der Prozessierung des 3 Endes replikationsabhängiger Histon-mRNA

CDK9, eine cyclin-abhängige Ser/Thr-Kinase, phosphoryliert die C-terminale Domäne der größten RNA Polymerase II (RNAPII)-Untereinheit an Serin 2. Diese posttranslationale Modifikation reguliert die Aktivität der RNAPII im Anschluss an die Transkriptionsinitiation. Darüber hinaus wird CDK9 ebenfalls eine regulatorische Funktion in der Modifikation von Histonen und in der mRNA-Prozessierung, die beide co-transkriptionell stattfinden, zugeschrieben. Unsere Studien zeigen, dass CDK9 nicht nur für den Erhalt globaler Mengen an Histon H2B Lysin 120 Monoubiquitinierung (H2Bub1) verantwortlich ist, sondern darüber hinaus auch für die Histonmodifikationen Histon H3 Lysin 4 Trimethylierung (H3K4me3) und H3K36me3 von Bedeutung ist. Allerdings scheinen diese Modifikationen nicht ausschließlich von der CTD-Phosphorylierung an Serin 2 abhängig zu sein. Sie können zudem von der Aktivität von SUPTH5 (suppressor of Ty 5 homolog), NELF-E (negative elongation factor-E) und wahrscheinlich UBE2A (ubiquitin-conjugating enzyme E2A) reguliert werden. Hierbei handelt es sich ebenfalls um von CDK9 phosphorylierte und somit regulierte Transkriptionsfaktoren. Interessanterweise sind die CDK9-Aktivität und die erwähnten Histonmodifikationen für das Aufrechterhalten von korrektem Prozessieren der replikationsabhängig transkribierten Histon-mRNAs notwendig. In unseren Studien führte ein Knockdown von CDK9 im Zellsystem zu einem ineffizienten Erkennen der korrekten mRNA-Schnittstelle. Infolgedessen setzte RNAPII die Transkription bis zu einem alternativen, genabwärts liegenden Polyadenylierungssignal fort. Daraus resultierte ein Anstieg an polyadenylierten Histon-mRNAs in der Zelle. Desweiteren führte die Induktion eines G1-Zellzyklusarrestes nach Akkumulierung des Tumorsuppressors p53 ebenfalls zu einem Anstieg der gebildeten polyadenylierten Histon-mRNAs. Dieser Effekt ist auf eine verminderte Expression des E2F-abhängigen, histonspezifischen Transkriptionsregulators NPAT (nuclear protein Ataxia Telangiectasia Locus) zurückzuführen. Wir konnten zeigen, dass NPAT direkt mit P-TEFb (positive transcription elongation factor b) interagiert und somit CDK9 zu replikationsabhängigen Histongenen rekrutieren kann. Die verminderte Rekrutierung hat schließlich eine Auswirkung auf die korrekte Prozessierung des 3 Endes replikationsabhängiger Histon-mRNAs. Diese neuesten Resultate decken einen Mechanismus auf, wie ein Wechsel von prozessierten, replikationsabhängigen Histon-mRNA-Transkripten zu polyadenylierten im Rahmen eines normalen zellulären Prozesses reguliert werden kann

Insights into the function of the human P-TEFb component CDK9 in the regulation of chromatin modifications and co-transcriptional mRNA processing

Cyclin-dependent kinase-9 (CDK9) was originally characterized as a transcription elongation factor which regulates RNA Polymerase II (RNAPII) activity following transcriptional initiation. However, recent evidence from a number of studies have shown that CDK9 plays an important role in regulating not only RNAPII activity but also co-transcriptional histone modification and mRNA processing events such as splicing and 3' end processing. Importantly, our previous work and the work presented here demonstrate that CDK9 functions to guide a complex network of chromatin modifications including histone H2B monoubiquitination (H2Bub1), H3 lysine 4 trimethylation (H3K4me3) and H3K36me3. This function appears to be dependent upon not only the phosphorylation of the RNA Polymerase II C-terminal domain but also upon other CDK9 targets such as the Suppressor of Ty Homolog-5 (SUPT5H), Negative Elongation Factor-E (NELF-E) and probably the human Rad6 homolog UBE2A. We provide a working model by which CDK9 may control co-transcriptional replication-dependent histone mRNA 3' end processing in an H2Bub1 and H3K4me3-dependent manner and uncover new and important differences between the functions of human CDK9 and its yeast counterparts Ctk1 and Bur1

PKCα Is Essential for the Proper Activation and Termination of Rod Bipolar Cell Response

PKCα is a well known marker of retinal bipolar cells. PKCα-knockout mice show that this enzyme plays a specific role in bipolar cell response

CDK9 directs H2B monoubiquitination and controls replication-dependent histone mRNA 3′-end processing

Post-translational histone modifications have essential roles in controlling nuclear processes; however, the specific mechanisms regulating these modifications and their combinatorial activities remain elusive. Cyclin-dependent kinase 9 (CDK9) regulates gene expression by phosphorylating transcriptional regulatory proteins, including the RNA polymerase II carboxy-terminal domain. Here, we show that CDK9 activity is essential for maintaining global and gene-associated levels of histone H2B monoubiquitination (H2Bub1). Furthermore, CDK9 activity and H2Bub1 help to maintain correct replication-dependent histone messenger RNA (mRNA) 3′-end processing. CDK9 knockdown consistently resulted in inefficient recognition of the correct mRNA 3′-end cleavage site and led to increased read-through of RNA polymerase II to an alternative downstream polyadenylation signal. Thus, CDK9 acts to integrate phosphorylation during transcription with chromatin modifications to control co-transcriptional histone mRNA processing