Nucleosome

 

Eukaryotische DNA wird durch Assoziation mit DNA-bindenden Proteinen zu Chromatin verpackt. Dabei sind Nukleosomen die Basis-Packungseinheit des Chromatins und bestehen aus einem Protein-Oktamer, welches sich aus zwei Kopien von jeweils Histon H2A, H2B, H3 und H4 zusammensetzt. Während der Histonproteinsynthese und -reifung werden diese durch spezifische Chaperone gebunden. Histon-Chaperone spielen eine entscheidende Rolle bei der posttranslationalen Modifikation von Histon-Proteinen, beim Nukleosomenaufbau, der Aufrechterhaltung der Chromatinstruktur und der Transkriptionsregulation. Mutationen oder Veränderungen des Expressionsniveaus verschiedener Histon-Chaperone liegen bei vielen Krebsarten vor und es wurde vermutet, dass sie das Fortschreiten von Krebserkrankungen fördern können.

Wir verwenden NMR, um die Mechanismen der Histon-Chaperon vermittelten Prozesse, wie Histon-Prozessierung und -Faltung, aufzuklären. Durch die Verwendung spezieller flüssig-Phasen NMR-Techniken können wir Einblicke in dynamische Prozesse wie Histonfaltung, Histon-Chaperon- und Histon-DNA-Wechselwirkungen gewinnen, selbst wenn diese nur transient vorliegen.

Von besonderem Interesse für uns ist die Modulation der Enzymfunktion durch Histon-Chaperone. In diesem Zusammenhang untersuchen wir die Histon-Acetyltransferase bzw. den -Regulator des Ty1-Transpositionsproteins 109 / (Rtt109). Rtt109 kann zwei verschiedenen Histon-Chaperonen binden: an Asf1, was zu einer überwiegenden H3K56-Acetylierung führt, und an Vps75, welches eine Acetylierung von H3K9, H3K27 und H3K23 verursacht. Mit Hilfe von NMR versuchen wir, den Histon-Bindungsmodus und den Aktivierungsmechanismus in Gegenwart beider Chaperone zu definieren. Außerdem untersuchen wir den Mechanismus anderer Histon-Chaperone, die an der Antwort auf DNA-Schäden und der Histon-Faltung beteiligt sind.

Arzneimittel, die auf Proteine ​​abzielen, die an der epigenetischen Regulation beteiligt sind, haben sich kürzlich als vielversprechende Kandidaten für die Krebstherapie erwiesen, und insbesondere Rtt109 wurde als möglicher therapeutischer Ansatz gegen opportunistische Pilzinfektionen vorgeschlagen. Detaillierte Strukturuntersuchungen dieser Proteine ​​werden hoffentlich nicht nur zum Verständnis der Regulierung und Aufrechterhaltung der Chromatinstruktur beitragen, sondern bieten auch eine neue, angreifbare Schnittstelle für die Wirkstoffsuche.

Abb. Von Danilenko und Dr. Lercher