Biochemische Analyse der Eigenschaften der HMG-Domäne des Transkriptionsfaktors Sox10

The transcription factor Sox10 is expressed in the neural crest and derivative cells, as well as in oligodendrocytes of the central nervous system. It also plays an important role in the development of glial cells, for example by regulating the transcription of myelin genes. A synergistic interaction of Sox10 with other transcription factors on target promoters has already been shown in other works. For identification of interaction partners yeast two-hybrid screens with Sox10 were carried out in this thesis. As part of the work described in this thesis many such interaction partners were found. More than half of all verified candidates were either transcription factors or chromatin remodelling factors. Using GST-pulldown assays it was demonstrated that the interaction of these proteins, as well as a number of additional transcription factors, with Sox10 is via the DNA binding domains. Residue arginine 176 in the high mobility group (HMG) DNA-binding domain of Sox10 was identified as essential for these interactions. Additional GST-pulldown assays using Sox8 and SRY showed that the ability to interact with transcription factors via the HMG domain is a general feature of Sox proteins but not of other HMG proteins. Bioinformatic methods were used to find promoters with directly neigboured binding sites for Sox proteins and other transcription factors. A C/EBPα binding site in the Trp2 promoter was verified using electrophoretic gel mobility shift assays and using luciferase assays a synergistic activation of the Trp2 promoter by Sox10 and C/EBPα could be shown. However, a direct interaction between the DNA binding domains of Sox10 and C/EBPα could not be detected at the Trp2 promoter. In the second part of the thesis the altered DNA binding of Sox10 by phosphorylation was investigated. With the aid of 2D-gels three post-translationally modified variants of Sox10 were found. However, no altered DNA binding could be demonstrated experimentally for bioinformatically predicted phosphorylation sites. In summary, in this thesis it could be shown that the HMG domain of Sox proteins not only acts as a DNA-binding motif, but also mediates interactions with other transcription factors as already postulated by a partner code for Sox proteins.Der Transkriptionsfaktor Sox10 wird in der Neuralleiste und deren Derivaten sowie in Oligodendrozyten des zentralen Nervensystems exprimiert und spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Gliazellen, indem er z. B. die Transkription von Myelingenen steuert. An Zielgen-Promotoren konnte eine synergistische Interaktion von Sox10 mit Transkriptionsfaktoren gezeigt werden. Zur Identifikation von Interaktionspartnern wurden hier Yeast two-hybrid Screens mit Sox10 durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit wurde eine große Anzahl solcher Interaktionspartner gefunden. Davon waren über 50 % aller verifizierten Kandidaten entweder Transkriptionsfaktoren oder Chromatin-Remodelling-Faktoren. Durch GST-Pulldown-Studien mit Sox10 konnte nachgewiesen werden, dass die Interaktion dieser Proteine sowie zusätzlich ausgewählter Transkriptionsfaktoren mit Sox10 über die jeweiligen DNA-Bindedomänen erfolgt. Auf Seite von Sox10 wurde Arginin 176 als eine für die Interaktion essentielle Aminosäure identifiziert. Weitere GST-Pulldown-Studien mit Sox8 und SRY zeigten, dass die Fähigkeit, mit anderen Transkriptionsfaktoren über die HMG-Domäne zu interagieren, eine generelle Fähigkeit von Sox-Proteinen ist, jedoch nicht bei anderen HMG-Proteinen vorkommt. Mit bioinformatischen Methoden wurden Promotoren von Sox10-Zielgenen nach direkt benachbarten Bindestellen für Sox-Proteine und in Lösung interagierende Transkriptionsfaktoren durchsucht. Mit Hilfe von Gelshifts wurde eine C/EBPα-Bindestelle im Trp2-Promotor bestätigt. In Luziferase-Aktivitätstests konnte eine synergistische Aktivierung des Trp2-Promotors durch Sox10 zusammen mit C/EBPα gezeigt werden. Eine direkte Interaktion der DNA-Bindedomänen von Sox10 und C/EBPα am Trp2-Promotor konnte aber nicht nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die durch Phosphorylierung veränderte Bindung von Sox10 an DNA untersucht. Mit Hilfe von 2D-Gelen wurden drei modifizierte Varianten von Sox10 gefunden. Für die bioinformatisch vorhergesagten Phosphorylierungsstellen liess sich experimentell aber keine veränderte DNA-Bindung nachweisen. Damit konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die HMG-Domäne von Sox-Proteinen nicht nur der DNA-Bindung dient, sondern auch die Interaktion mit anderen Transkriptionsfaktoren und damit den für Sox-Proteine postulierten Partnerkode vermitteln

Analysis of the biochemical properties of the HMG domain of the transcription factor Sox10

Der Transkriptionsfaktor Sox10 wird in der Neuralleiste und deren Derivaten sowie in Oligodendrozyten des zentralen Nervensystems exprimiert und spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Gliazellen, indem er z. B. die Transkription von Myelingenen steuert. An Zielgen-Promotoren konnte eine synergistische Interaktion von Sox10 mit Transkriptionsfaktoren gezeigt werden. Zur Identifikation von Interaktionspartnern wurden hier Yeast two-hybrid Screens mit Sox10 durchgeführt. In der vorliegenden Arbeit wurde eine große Anzahl solcher Interaktionspartner gefunden. Davon waren über 50 % aller verifizierten Kandidaten entweder Transkriptionsfaktoren oder Chromatin-Remodelling-Faktoren. Durch GST-Pulldown-Studien mit Sox10 konnte nachgewiesen werden, dass die Interaktion dieser Proteine sowie zusätzlich ausgewählter Transkriptionsfaktoren mit Sox10 über die jeweiligen DNA-Bindedomänen erfolgt. Auf Seite von Sox10 wurde Arginin 176 als eine für die Interaktion essentielle Aminosäure identifiziert. Weitere GST-Pulldown-Studien mit Sox8 und SRY zeigten, dass die Fähigkeit, mit anderen Transkriptionsfaktoren über die HMG-Domäne zu interagieren, eine generelle Fähigkeit von Sox-Proteinen ist, jedoch nicht bei anderen HMG-Proteinen vorkommt. Mit bioinformatischen Methoden wurden Promotoren von Sox10-Zielgenen nach direkt benachbarten Bindestellen für Sox-Proteine und in Lösung interagierende Transkriptionsfaktoren durchsucht. Mit Hilfe von Gelshifts wurde eine C/EBPα-Bindestelle im Trp2-Promotor bestätigt. In Luziferase-Aktivitätstests konnte eine synergistische Aktivierung des Trp2-Promotors durch Sox10 zusammen mit C/EBPα gezeigt werden. Eine direkte Interaktion der DNA-Bindedomänen von Sox10 und C/EBPα am Trp2-Promotor konnte aber nicht nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die durch Phosphorylierung veränderte Bindung von Sox10 an DNA untersucht. Mit Hilfe von 2D-Gelen wurden drei modifizierte Varianten von Sox10 gefunden. Für die bioinformatisch vorhergesagten Phosphorylierungsstellen liess sich experimentell aber keine veränderte DNA-Bindung nachweisen. Damit konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die HMG-Domäne von Sox-Proteinen nicht nur der DNA-Bindung dient, sondern auch die Interaktion mit anderen Transkriptionsfaktoren und damit den für Sox-Proteine postulierten Partnerkode vermitteln.The transcription factor Sox10 is expressed in the neural crest and derivative cells, as well as in oligodendrocytes of the central nervous system. It also plays an important role in the development of glial cells, for example by regulating the transcription of myelin genes. A synergistic interaction of Sox10 with other transcription factors on target promoters has already been shown in other works. For identification of interaction partners yeast two-hybrid screens with Sox10 were carried out in this thesis. As part of the work described in this thesis many such interaction partners were found. More than half of all verified candidates were either transcription factors or chromatin remodelling factors. Using GST-pulldown assays it was demonstrated that the interaction of these proteins, as well as a number of additional transcription factors, with Sox10 is via the DNA binding domains. Residue arginine 176 in the high mobility group (HMG) DNA-binding domain of Sox10 was identified as essential for these interactions. Additional GST-pulldown assays using Sox8 and SRY showed that the ability to interact with transcription factors via the HMG domain is a general feature of Sox proteins but not of other HMG proteins. Bioinformatic methods were used to find promoters with directly neigboured binding sites for Sox proteins and other transcription factors. A C/EBPα binding site in the Trp2 promoter was verified using electrophoretic gel mobility shift assays and using luciferase assays a synergistic activation of the Trp2 promoter by Sox10 and C/EBPα could be shown. However, a direct interaction between the DNA binding domains of Sox10 and C/EBPα could not be detected at the Trp2 promoter. In the second part of the thesis the altered DNA binding of Sox10 by phosphorylation was investigated. With the aid of 2D-gels three post-translationally modified variants of Sox10 were found. However, no altered DNA binding could be demonstrated experimentally for bioinformatically predicted phosphorylation sites. In summary, in this thesis it could be shown that the HMG domain of Sox proteins not only acts as a DNA-binding motif, but also mediates interactions with other transcription factors as already postulated by a partner code for Sox proteins