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Prof. Dr. Thomas Jenuwein
Prof. Dr. Thomas Jenuwein
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Labor Thomas Jenuwein

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Wie Heterochromatin aufgebrochen wird

Zwar sind die Suv39h-Methyltransferasen (KMTs) dafür bekannt, die perizentrische H3K9me3-Methylierung sicher zu stellen. Der Mechanismus, der die Organisation des Säuger-Heterochromatin initiiert und aufrecht erhält, ist jedoch immer noch unbekannt. Während Suv39h dn-Zellen über den gesamten Zellkern verteilte H3K9me3-Methylierungen aufweisen, sammelt sich H3K9me1 an den perizentrischen Regionen; ein Indiz für die Aktivität spezifischer H3K9me1-KMTs. Wir entwickelten ein biochemisches Verfahren und verwendeten in vivo-Analysen in embryonalen Fibroblastenzellen von Mäusen (MEFs), um Prdm3 und Prdm16 als redundante H3K9me1-spezifische KMTs zu identifizieren, die die zytoplasmatische H3K9me1-Methylierung steuern (Pinheiro et al., 2012). H3K9me1 wird im Zellkern durch Suv39h-Enzyme in H3K9me3 umgewandelt, um die Heterochromatin-Bildung zu verfestigen. Ein gleichzeitiges Ausschalten von Prdm3 und Prdm16 setzt die H3K9me1-Methylierung außer Kraft, verhindert Suv39h-abhängiges H3K9me3 und hebt die Hemmung von ,major satellite repeats’ auf.

Gehemmtes Prdm3/Prdm16 führt zum Zerfall der Heterochromatin-Foki. DNA-FISH für ‚major satellite repeats’ in Wildtyp iMEF-Zellen nach Kontroll- und Prdm3/Prdm16-Doppel-Knockdown. DNA ist blau gefärbt, DNA-FISH-Signale sind grün. Bild vergrößern

Gehemmtes Prdm3/Prdm16 führt zum Zerfall der Heterochromatin-Foki. DNA-FISH für ‚major satellite repeats’ in Wildtyp iMEF-Zellen nach Kontroll- und Prdm3/Prdm16-Doppel-Knockdown. DNA ist blau gefärbt, DNA-FISH-Signale sind grün.

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Besonders eindrücklich zeigen DNA-FISH- und elektronenmikroskopische Aufnahmen, dass die kombinierte Unterdrückung von Prdm3 und Prdm16 zu einer Desintegration heterochromatischer Foki und zu einem Zerfall der Kernlamina führt (siehe Abbildung). Unsere Daten identifizieren Prdm3 und Prdm16 als H3K9me1-Methyltransferasen und stellen einen funktionellen Rahmen dar, in dem eine Verankerung mit der nukleären Peripherie die Integrität von Säuger-Heterochromatin sicherzustellen hilft.

Wir werden uns nun auf die detaillierten molekularen Mechanismen konzentrieren, durch die diese Enzyme ihre Funktion ausüben. Wir sind insbesondere daran interessiert, einen möglichen ‚deposition-based’ Mechanismus für H3K9me1 zu erkunden sowie die Signalwege zu identifizieren, die die enzymatische Aktivität von Prdm3 und Prdm16 regulieren können.

 
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