Exploring post-translational modifications of histones in RNA polymerase II-dependent transcription

Doktoritöö: Tartu Ülikool, 2022, kokkuvõte eesti keeles

Eukarüootsetes rakkudes on DNA pakitud koos histoonivalkudega struktuuri, mida nimetatakse kromatiiniks. DNA tihedalt kromatiini pakkimine tagab geneetilise materjali kompaktsuse, kui samas on see dünaamiline struktuur, mis võimaldab ligipääsu erinevatele DNA-l toimuvatele protsessidele, kaasa arvatud RNA polümeraas II-e poolt läbiviidavale geenide transkriptsioonile. Üheks peamiseks mehhanismiks kromatiini struktuuri muutmiseks rakus on histoonide modifitseerimine. Histoonide post-translatsioonilised modifikatsioonid (PTM-d) võivad muuta nii DNA ja histoonide vahelisi interaktsioone kui olla seondumiskohaks erinevatele efektorvalkudele, mis omakorda toovad transkriptsioonifaktorid ja regulatoorsed valgud teatud DNA piirkondadele. On leitud, et PTM-d on vajalikud kromatiini ja transkriptsiooni epigeneetilises reguleerimises, kuid milliste mehhanismide abil ja kuidas toimub modifikatsioonimustrite dünaamiline regulatsioon transkriptsioonis on veel selguseta. Käesolevas töös uuriti RNAPII transkriptsiooni mehhanisme ning histoonide PTM-ide ja nendele seonduvate faktorite rolli, kasutades mudelorganismina pagaripärmi Saccharomyces cerevisiae. Esmalt vaadeldi transkriptsiooni käigus moodustuva histoon H3 lüsiinijääk 36 metülatsioonimustri (H3K36) levikut ja eemaldamise dünaamikat. Leiti, et metüleerimine püsib rakkudes pärast transkriptsiooni toimumist võrdlemisi lühiajaliselt ning metülatsioonimärgise eemaldamiseks on vajalik nii demetülaaside ensümaatiline aktiivsus kui replikatsiooni käigus toimuv histoonide väljavahetamine. Järgnevalt uuriti histoonide modifikatsioonide mõju geeniekspressioonile olukorras, kus RNAPII kompleksist puudub üks subühik. Leiti, et sellistes stressitingimustes ei suuda rakud korrektselt reageerida tekkivatele DNA kahjustustele ning histoonide atsetüleerimine muutub rakkude elus püsimiseks hädavajalikuks. Antud töös uuriti ka atsüleerimist äratundva efektorvalgu Taf14 YEATS domeeni olulisust ja rolli transkriptsioonis. Täpsustati YEATS domeeni seondumissihtmärke ja leiti, et YEATS domeen osaleb transkriptsiooni pre-initsatsiooni kompleksi stabiliseerimises. Doktoritöö tulemused avardavad oluliselt teadmisi histoonide modifikatsioonide ja nendega seonduvate valkude olulisusest transkriptsiooni regulatsioonis.