Nejire/dCBP-mediated control of H3 acetylation and transcriptional regulation by testis-specific Plus3 domain proteins during Drosophila spermatogenesis

Die Spermatogenese beschreibt den Prozess der Entwicklung von Keimbahnstammzellen hin zu hochspezialisierten Spermien. Die Spermatogenese von Drosophila melanogaster eignet sich sehr gut als Modell zur Analyse von Umstrukturierungen des Chromatins in männlichen Keimzellen, da die zugrundeliegenden Prozesse in Säugetieren und Fliegen sehr ähnlich sind. Histon-Modifikationen sind beispielsweise eine Voraussetzung für den Austausch von Histonen durch Protamine in postmeiotischen Stadien der Spermatogenese, aber auch Prozesse auf Transkriptionsebene früheren Keimzellstadien lassen sich vergleichen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Histonacetyltransferase Nejire/dCBP, die für die Modifikation von Histon H3 an Lysin 18 und Lysin 27 sowohl während der postmeiotischen Keimzellentwicklung als auch im Spermatozytenstadium verantwortlich ist, näher charakterisiert. Durch einen RNAi-vermittelten knock-down von Nejire/dCBP konnte gezeigt werden, dass dessen Funktion essentiell für die Fertilität männlicher Fliegen ist. Die effiziente Synthese von mRNAs postmeiotisch exprimierter Chromatinkomponenten scheint durch Nejire/dCBP reguliert zu werden. Der Einbau von Protaminen in das Chromatin scheint jedoch nicht direkt von der Funktion von Nejire/dCBP anhängig zu sein. Die Drosophila Spermatogenese zeichnet sich durch eine besondere Regulation der Transkription und der Translation aus. Während die meisten Transkripte in Spermatozyten hergestellt werden, muss ein Großteil davon translational reprimiert werden, um in späteren Stadien der Keimzellentwicklung zur Verfügung zu stehen. Die Regulation der Transkription in Spermatozyten wird von Testis-spezifischen Varianten der generellen Transkriptionsmaschinerie unterstützt. Dazu gehören unter anderem die tTAFs, der tMAC Komplex und Bromodomänen-Proteine. Bromodomänen-Proteine sind in der Lage, acetylierte Lysine an N-terminalen Histonketten zu erkennen und an diese zu binden. Die in Spermatozyten exprimierten Bromodomänenproteine tBRD-1 und tBRD-2 können mit tTAFs interagieren und schaffen so möglicherweise eine Möglichkeit für die Rekrutierung des TFIID Komplexes an bestimmte Bereiche des Chromatins. Weitere Testis-spezifische Varianten ubiquitär exprimierter Proteine stellen die Plus3-Domänenproteine dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Expression und die Funktion der im Testis angereicherten Proteine tPlus3a und tPlus3b untersucht. Diese Proteine besitzen eine konservierte Plus3-Domäne. Mit Hilfe einer RNAseq Analyse von RNA aus Testes von Mutanten konnte gezeigt werden, dass tPlus3a und tPlus3b wahrscheinlich zur Regulation der Transkription in Spermatozyten beitragen. Zudem wurden dabei Gene identifiziert die ebenfalls durch tBRD-1 reguliert werden. Unsere Hypothese ist, dass tPlus3a und tPlus3b eine Gruppe von Genen regulieren, die zwar mit denen der tBRD-1-abhängigen Gene überlappen, jedoch kaum mit den tTAF-abhängigen Genen. tPlus3a und tPlus3b könnten so zur Diversifizierung der Transkriptionsregulation in Spermatozyten beitragen.