Evolving Role of RING1 and YY1 Binding Protein in the Regulation of Germ-Cell-Specific Transcription

Separation of germline cells from somatic lineages is one of the earliest decisions of embryogenesis. Genes expressed in germline cells include apoptotic and meiotic factors, which are not transcribed in the soma normally, but a number of testis-specific genes are active in numerous cancer types. During germ cell development, germ-cell-specific genes can be regulated by specific transcription factors, retinoic acid signaling and multimeric protein complexes. Non-canonical polycomb repressive complexes, like ncPRC1.6, play a critical role in the regulation of the activity of germ-cell-specific genes. RING1 and YY1 binding protein (RYBP) is one of the core members of the ncPRC1.6. Surprisingly, the role of Rybp in germ cell differentiation has not been defined yet. This review is focusing on the possible role of Rybp in this process. By analyzing whole-genome transcriptome alterations of the Rybp-/- embryonic stem (ES) cells and correlating this data with experimentally identified binding sites of ncPRC1.6 subunits and retinoic acid receptors in ES cells, we propose a model how germ-cell-specific transcription can be governed by an RYBP centered regulatory network, underlining the possible role of RYBP in germ cell differentiation and tumorigenesis

Inaktiváló hatású fehérjekomplexek szerepe és működése a Drosophila homeotikus gének szabályozásában = Function of silencing complexes in the regulation of homeotic genes in Drosophila

Csoportunk a génkifejeződés epigenetikus szabályozását tanulmányozza a Drosophila bithorax génkomplexének, mint modellrendszernek a segítségével. Az elmúlt pályázati periódusban megkezdtük egy, a csoportunk által korábban létrehozott nagyméretű mutáns gyűjteménynek a feldolgozását, amely ismeretlen, Pc- és trx csoporba tartózó gének mutációit tartalmazza. Gyűjteményünk felhasználásával jellemeztük a grappa gént, ami az élesztő DOT1 fehérjéjének, egy, a H3-as hiszton K79-es pozícióját specifikusan metiláló enzim muslica homológját kódolja. Kimutattuk, hogy a korábban kizárólag transzkripciós aktivátornak gondolt GRAINYHEAD fehérje hozzájárul ahhoz, hogy a különböző PcG fehérjekomplexek specifikusan kötődjenek az iab-7 PRE-hez). Transgenikus vonalak felhasználásával térképeztünk egy trithorax response element-et (TRE) közvetlenül az iab-7 PRE szomszédságában. Kimutattuk, hogy az ENHANCER OF ZESTE (E(Z)) fehérje C-terminális darabja histon-metil-transzferáz aktivitást mutat, és hogy egy funkciónyeréses mutáns változat, az E(Z)TRM specificitása és hatékonysága csak kis mértékben különbözik a vad fehérje megfelelő tulajdonságaitól. Genetikai interakciós vizsgálataink felvetik azt a lehetőséget, hogy az E(Z) és különböző trxG fehérjék kompetálnak azokért a nukleoszómákért, amelyek közel vannak ahhoz a helyhez (PRE és TRE), ahová ezek e fehérjék specifikusan kötődnek. Jelentős előrehaladást értünk el több, általunk azonosított, Pc- vagy trx csoportba tartozó génnek a jellemzésében is. | Our group studies the epigenetic control of gene expression using the Drosophila bithorax complex as a model system. During the past granting period we begin to characterize a large mutant collection, containing new mutations belonging to either to the Pc-, or to the trx group of genes, that we generated earlier. Using this set of mutations we described and characterized the grappa gene that codes for the sole Drosophila homolog of the yeast DOT1 protein, a histone H3 K79 methyl-transferase. Also based on our mutations, we demonstrated that the GRAINYHEAD protein, which was originally thought to be a transcriptional activator, contributes to the specific targeting of PcG protein complexes to the infraabdominal-7 Polycomb response element, iab-PRE. Using transgenic lines, we mapped a trithorax response element (TRE) next to the iab-PRE. We showed that a truncated version of the PcG protein, ENHANCER OF ZESTE (E(Z)), possess histone-methyl-transferase activity, and that the specificity of a mutant, excess of function variant, E(Z)TRM, is only slightly different from the wild type. Genetic interaction studies suggested that E(Z) and different TRXG proteins may compete for common substrates, e. g. nucleosomes near to the site where these proteins are specifically targeted. We also made significant progress in characterizing several newly identified genes belonging either to the Pc-, or to the trx

Epigenetikus reguláció a Drosophila melanogaster bithorax komplexében = Epigenetic regulation in the bithorax complex of Drosophila melanogaster

Fontosabb eredmények Kimutattuk, hogy a bithorax komplexben (Bx-C) a Polycomb Response Elementek (PRE-k), és a hozzájuk kapcsolódó Polycomb fehérjék nemcsak a cisz-regulátor régiók inaktív/zárt állapotának fenntartásában játszanak fontos szerepet, hanem az aktív/nyílt állapotú cisz-regulátorokban található enhanszerek hatásának modulálásában is. Ezt a hatás úgy fejti ki, hogy fizikailag a célgén promoteréhez kötődik. Ezzel összefüggésben kimutattuk egy, a bxd PRE-vel részben átfedő Targetáló Elem (TE) jelenlétét. A TE a PRE-hez hasonlóan moduláris szerkezetű. Igazoltuk, hogy ez az elem nemcsak a PRE promóterhez való kőtődésében játszik szerepet, hanem részt vesz a bxd régióban található enhanszereknek az Ubx promótere köré való szervezésében, azaz az „acticve chromatin hub” kialakításában. A TE ezt a funkcióját ektopikus környezetben, az iab-7 cisz regulátorban is megőrzi. A PRE-től határoló elemmel elválasztott bxd enhanszerek ektopikus aktivitást mutatnak, amely mind fenotípus analízissel, mind markergén expressziójának követésével kimutatható. Kinutattuk, hogy az ebi gén a Polycomb csoport génjei közé sorolandó, és a polyhomeotic génnel együtt az aktív állapotú cisz-regulátorokban fejti ki moduláló hatását. Kvantitatív RTPCR segítségével kimutattuk, hogy az Abd-B RNS mennyisége körülbelül duplájára nő polyhomeotic mutáns háttéren. | We showed that Polycomb Response Elements (PREs) and Polycomb proteins bound to them play an important role not only in maintaining inactive/closed conformation of cis-regulatory elements in the bithorax complex, but they are also involved in modulating the regulatory output of enhancers in the active/open domains. This latter effect is mediated by direct physical contact between the PRE and the promoter – enhancer complex. In connection with this we demonstrated the presence of a Targeting Element (TE) that partially overlaps with the bxd PRE. TE is, similarly to the PRE, modularly organized. We showed that this element is involved not only in targeting the PRE to the Ubx promoter, but also part of the machinery organizing the active chromatin hub around cognate promoter. We also demonstrated that the TE maintains its activity in ectopic context, in the iab-7 cis-regulatory region. Enhancers separated from the bxd PRE by a boundary region exhibit ectopic activity, as revealed by both phenotypic analysis and by monitoring the expression pattern of a marker gene. We identified the ebi gene as an unusual Polycomb group member, which, similarly to the polyhometic gene, participates in the modulation of enhancer output of active cis-regulatory regions. Using quantitative RTPCR we showed that the amount of the Abd-B RNA is doubled in polyhomeotic mutant background

A Drosophila melanogaster sejt-közvetítette immunitása = The cell mediated immunity of Drosophila melanogaster

A Projekt keretében a.) a vérsejtmarker panelt in vivo lamellocita markerrel egészítettük ki. b.) a Trol molekulát, az apoptotikus sejteket felismerő receptorként definiáltuk. c.) jellemeztük az immunkompartmentumok funkcióit és meghatároztuk a sejtes elemek eredetét. A vérsejtképző kompartmentumok az embrióban és a lárvában egymástól elhatároltak, míg az immunválasz során valamennyi kompartmentum részt vesz a vérsejtek képzésében. A lamellociták fejlődése több lépésben zajlik a szesszilis szövet kezdeti és fő részvételével. A lamellociták plazmatocita jellegű sejtekből képződnek ezért igazoltnak látjuk, hogy a fagocita sejtek nem terminálisan differenciálódott sejtek, hanem immunindukciót követően lamellocitákká alakulhatnak, mely nagyfokú plaszticitásukat mutatja. d.) immun-modulként jellemezhető génklasztert azonosítottunk Drosophilában és egyéb rovarfajokban. A génklaszter egyes tagjai részt vesznek a mikróbák opszonizálásában, sejthez kötésében és a fagocitózis folyamatában. e.) a sejt közvetítette immunitás eddig ismeretlen formáját találtuk és jellemeztük egyes Drosophila fajokban. A tokképző reakcióban sokmagvú óriássejtek vesznek részt, melyek a gerinces szervezetek egyes granulómáira jellemző óriássejtekhez hasonlítanak. f.) veleszületett immunitás témájú kurzusokat tartottunk és szakdolgozókat valamint Ph.D. hallgatókat foglalkoztatunk a laboratóriumban. | In the framework of the Project we: a.) expanded the hemocyte marker panel with an in vivo lamellocyte marker. b.) defined Trol as a receptor molecule for apoptotic cells on plasmatocytes. c.) characterized the cellular elements of the immune compartments with respect to function and origin. The hematopoietic compartments are separated during the embryonic and larval development however, in the course of the cell mediated immune response all compartments contribute to the development of effector cells. The differentiation of lamellocytes occurs in sequence with the initial and major contribution of the sessile hematopoietic tissue. The lamellocytes differentiate from precursors with the characteristics of plasmatocytes therefore it is proposed that phagocytic cells are not terminally differentiated cells but upon immune stimulation they may become lamellocytes, illustrating their striking plasticity. d.) identified a gene cluster instrumental in cell mediated immunity in Drosophila and in insects, in general. The members of the gene cluster encode proteins apparently involved in binding, opsonization, and phagocytosis of bacteria. e.) found a novel form of the cell mediated immunity of Drosophila species. The encapsulation reaction involves the contribution of multinucleated giant hemocytes resembling to multinuclear giant cells in granuloma formation in vertebrates. f.) ran courses in innate immunity and trained undergraduate and graduate students in the laboratory

From Flies to Mice: The Emerging Role of Non-Canonical PRC1 Members in Mammalian Development

Originally two types of Polycomb Repressive Complexes (PRCs) were described, canonical PRC1 (cPRC1) and PRC2. Recently, a versatile set of complexes were identified and brought up several dilemmas in PRC mediated repression. These new class of complexes were named as non-canonical PRC1s (ncPRC1s). Both cPRC1s and ncPRC1s contain Ring finger protein (RING1, RNF2) and Polycomb group ring finger catalytic (PCGF) core, but in ncPRCs, RING and YY1 binding protein (RYBP), or YY1 associated factor 2 (YAF2), replaces the Chromobox (CBX) and Polyhomeotic (PHC) subunits found in cPRC1s. Additionally, ncPRC1 subunits can associate with versatile accessory proteins, which determine their functional specificity. Homozygous null mutations of the ncPRC members in mice are often lethal or cause infertility, which underlines their essential functions in mammalian development. In this review, we summarize the mouse knockout phenotypes of subunits of the six major ncPRCs. We highlight several aspects of their discovery from fly to mice and emerging role in target recognition, embryogenesis and cell-fate decision making. We gathered data from stem cell mediated in vitro differentiation assays and genetically engineered mouse models. Accumulating evidence suggests that ncPRC1s play profound role in mammalian embryogenesis by regulating gene expression during lineage specification of pluripotent stem cells

Actin, actin-binding proteins, and actin-related proteins in the nucleus

Extensive research in the past decade has significantly broadened our view about the role actin plays in the life of the cell and added novel aspects to actin research. One of these new aspects is the discovery of the existence of nuclear actin which became evident only recently. Nuclear activities including transcriptional activation in the case of all three RNA polymerases, editing and nuclear export of mRNAs, and chromatin remodeling all depend on actin. It also became clear that there is a fine-tuned equilibrium between cytoplasmic and nuclear actin pools and that this balance is ensured by an export-import system dedicated to actin. After over half a century of research on conventional actin and its organizing partners in the cytoplasm, it was also an unexpected finding that the nucleus contains more than 30 actin-binding proteins and new classes of actin-related proteins which are not able to form filaments but had evolved nuclear-specific functions. The actin-binding and actin-related proteins in the nucleus have been linked to RNA transcription and processing, nuclear transport, and chromatin remodeling. In this paper, we attempt to provide an overview of the wide range of information that is now available about actin, actin-binding, and actin-related proteins in the nucleus