SU(VAR)2-1, ein Regulator genomweiter Histon-Deacetylierung, ist essentiell für die Bildung von Heterochromatin in Drosophila

Abstract

Su(var)-Gene identifizieren epigenetische Faktoren, die am Aufbau von Heterochromatin und bei Prozessen zur Stilllegung von Genen in Drosophila melanogaster von besonderer Bedeutung sind. Sie kodieren für Proteine die Bestandteile des Chromatins modifizieren und oftmals eine funktionell evolutionäre Konservierung aufweisen. In der vorliegenden Arbeit wurde das Su(var)2-1 Gen, welches ein dominanter Suppressor für das In(1)wm4h-PEV-Rearrangement ist, molekular untersucht und charakterisiert. Su(var)2-1 Mutationen besitzen ein breites Spektrum an phänotypischen Effekten, wie weiblicher Sterilität, Hyperacetylierung von Histonen, letaler Wechselwirkung mit Y-Heterochromatin und Butyrat-Empfindlichkeit. Su(var)2-1 kodiert für ein neues Chromatinprotein mit einer EWG Domäne (NLS- bzw. DNA-Binde und Dimerisationsdomäne) sowie einem C2H2-Zink-Finger-Motiv. Mapping- und Komplementationsanalyse mit isolierten Mutanten lassen auf eine komplexe Proteinfunktion von SU(VAR)2-1 beim Chromatinaufbau in der frühen Embryogenese von Drosophila melanogaster schließen. Dabei spielt die Regulation der Acetylierung, in Abhängigkeit von SU(VAR)2-1, eine zentrale Rolle. Besonders wichtig erscheint SU(VAR)2-1 bei der Etablierung einer normalen Oogenese in Drosophila melanogaster zu sein, da durch einen Verlust von SU(VAR)2-1 die späten Stadien der Oogenese nicht ausgebildet werden und dieses in homozygoten Weibchen zu einer weiblichen Sterilität führt.

Su(var) genes identify epigenetic factors that are of particular importance in the construction of heterochromatin and in gene silencing processes in Drosophila melanogaster. These epigenetic factors that modify the components of chromatin often show up an evolutionary conserved functionality. In the present work the epigenetic factor Su(var)2-1 as a dominant suppressor for In(1)wm4h-PEV rearrangement has been molecularly analyzed and characterized. Su(var)2-1 mutations possess a broad spectrum of phenotypic effects, such as female sterility, hyperacetylation of histones, lethal interaction with Y heterochromatin and butyrate sensitivity. Su(var)2-1 encodes a novel chromatin protein with an EWG domain (NLS or DNA binding and dimerization domain) and a C2H2 zinc finger motif. Mapping and complementation analyzes with isolated mutants suggest a complex protein function of SU(VAR)2-1 in chromatin assembly in early embryogenesis of Drosophila melanogaster. The regulation of acetylation depending on SU(VAR)2-1 plays a central role in early chromatin assembly. SU(VAR) 2-1 also appears to be an important factor for the establishment of normal oogenesis in Drosophila melanogaster since the loss of SU(VAR)2-1 does not complete the late stages of oogenesis and the homozygous females show sterility in consequence.