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Titel: Die Funktion des Transkriptionsfaktors Miz1 in Schwann-Zellen des peripheren Nervensystems
Autor: Fuhrmann, David
Weitere Beteiligte: Elsässer, Hans-Peter (Prof. Dr.)
Veröffentlicht: 2017
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2017/0451
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2017-04511
DOI: https://doi.org/10.17192/z2017.0451
DDC: 570 Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.): The function of the transcription factor Miz1 in schwann cells of the peripheral nervous system
Publikationsdatum: 2018-04-05
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0

Dokument

Schlagwörter:
epigenetics, proliferation, Schwann cell, peripheral nervous system, Proliferation, Neuropathie, Mausmodell, peripheres Nervensystem, peripheres Nervensystem, Miz1, Mausmodell, Epigenetik, Epigenetik, Miz1, animal model, Schwann-Zelle, Schwann-Zelle, neuropathy, Miz1, Neuropathie, Proliferation

Zusammenfassung:
Die Differenzierung und Myelinisierung von Schwann-Zellen, den Gliazellen des periphereren Nervensystems (PNS), basiert auf einer feinabgestimmten, transkriptionellen Regulation durch diverse Transkriptionsfaktoren und Chromatin-Modifikatoren. Miz1 (MYC-interacting zing finger protein 1) gehört zu der Familie der BTB/POZ-Zinkfinger-Transkriptionsfaktoren und ist involviert in die Kontrolle des Zellzyklus, der Apoptose, der Differenzierung, des vesikulären Transports und der Autophagie. Für die stabile Interaktion mit Chromatin ist Miz1 auf eine Tetramerisierung über die N-Terminale POZ-Domäne angewiesen. In dieser Arbeit wurde die POZ-Domäne von Miz1 in Mäusen mithilfe eines Cre-lox-Systems spezifisch in den Schwann-Zellen des PNS deletiert (Miz1∆POZ). In der Folge entwickelten adulte, 90 Tage alte (P90) Miz1∆POZ-Mäuse eine periphere Neuropathie, die neuropathologisch von Lähmungserscheinungen sowie motorischen Defiziten – und ultrastrukturell von einer De- und Dysmyelinisierung der Myelinscheide peripherer Axone begleitet wurde. Interessanterweise kam es nach einer ca. einen Monat andauernden, akuten Erkrankung in Miz1∆POZ-Mäusen zu einer spontanen Regeneration und Remyelinisierung, die eine fast vollständige Kompensation neurologischer Symptome zufolge hatte. Molekularbiologische Untersuchungen konnten frühe, Genexpressionsänderungen in Miz1∆POZ-Schwann-Zellen in 30 Tage alten Mäusen identifizieren: ein Alter in dem die postnatale Entwicklung peripherer Nerven abgeschlossen ist und noch keine ultrastrukturellen oder neurologischen Unterschiede zwischen Kontroll- und Miz1∆POZ-Tieren beobachtet werden konnten. Eine Genom-weite Transkriptomanalyse im N. ischiadicus an P30 mithilfe der RNA-Sequenzierung-Technik (RNA-Seq) offenbarte ein Set hochregulierter Gene, die überwiegend mit der Stimulation des Zellzyklus und der Zellteilung assoziiert werden. In Übereinstimmung mit dieser Beobachtung persistierte in Miz1∆POZ-Nerven eine langsam anwachsende Population von Schwann-Zellen im Zellzyklus, wohingegen unter Kontrollbedingungen alle Schwann-Zellen ausnahmslos den Zellzyklus nach abgeschlossener, postnataler Entwicklung verließen. Weiterhin konnte mithilfe von in vitro und in vivo ChIP-Experimenten gezeigt werden, dass, unter den initial deregulierten Genen aus der RNA-Seq, die Expression der Histon-Lysin(K)-Demethylase Kdm8, unter direkter Kontrolle von Miz1 steht. Miz1 reprimiert die Kdm8-Expression, höchstwahrscheinlich im Zuge der finalen postnatalen Differenzierung von Schwann-Zellen, die mit ihrem Austritt aus dem Zellzyklus verbunden ist. Im Einklang mit dieser Beobachtung konnte belegt werden, dass KDM8 die Proliferation von Schwann-Zellen über die Demethylierung von H3K36me2 fördert. Die vorgestellten Daten deuten darauf hin, dass Zellzyklus-assoziierten Genen unter Normalbedingungen durch eine zunehmende H3K36-Di-Methylierung in Richtung der 3’UTR reprimiert werden. Diese Inhibition war hingegen in Miz1∆POZ-Nerven infolge einer verstärkten Demetyhlierung durch KDM8 aufgehoben. Dies ist das erste Mal, dass Miz1 und die epigenetische Regulation der H3K36-Methylierung über KDM8 mit der Schwann-Zell-Entwicklung und der Pathogenese einer peripheren Neuropathie in Verbindung gebracht wurden.

Summary:
The differentiation and myelination of Schwann cells, the glial cells of the peripheral nervous system (PNS), is based on the fine-tuned transcriptional regulation mediated by diverse transcription factors and chromatin-modifiers. Miz1 (MYC-interacting zing finger protein 1) belongs to the family of BTB/POZ-zing finger transcription factors and is involved in the control of cellular processes, such as cell cycle, apoptosis, differentiation, vesicular trafficking and autophagy. The stable interaction of Miz1 with chromatin depends on a tetramerization via its N-terminal POZ-domain. In the present study the POZ-domain of Miz1 was deleted in mice, specifically in the Schwann cells of the peripheral nervous system (Miz1∆POZ), using a Cre-lox-system. As a result, adult Miz1∆POZ-animals at the age of 90 days (P90), developed a peripheral neuropathy characterized by signs of paralysis and motor deficits and ultra-structurally by a de- and dysmyelination of the myelin sheath of peripheral axons. Interestingly, after an approximately one-month-lasting period of severe disabilities, Miz1∆POZ-nerves revealed signs of spontaneous regeneration and remyelination, achieving an almost entire compensation of neurological symptoms. Molecular biological analysis was able to identify early transcriptional expression changes in Miz1∆POZ-Schwann cells in P30 mice. Notably, the postnatal development of peripheral nerves is completed at this age and ultra-structural or neurological differences could not yet be detected between control and Miz1∆POZ-animals. Genome-wide transcriptome-analysis of sciatic nerves at P30 using RNA-sequencing-technology (RNA-seq) revealed a set of upregulated genes involved in the regulation of cell cycle and cell division processes. In line with this observation, a slowly growing population of Schwann cells persisted in the cell cycle in Miz1∆POZ-nerves, whereas a complete cell cycle exit was enforced in control Schwann cells. Furthermore, in vitro and in vivo ChIP-experiments demonstrated that, amongst the initially deregulated genes identified by RNA-seq, the expression of the histone 3-lysine(K)-demethylase Kdm8 is directly controlled via Miz1. Miz1 represses the expression of Kdm8, most likely as part of the final postnatal differentiation of Schwann cells, which goes along with their exit from the cell cycle. In agreement with this observation, KDM8 stimulated the proliferation of Schwann cells via the demethylation of H3K36me2. The presented data suggest that cell cycle associated genes are repressed by an increasing H3K36-di-methylation towards the 3’UTR under control conditions. Conversely, this inhibition seems to be abrogated in Miz1∆POZ-nerves as a consequence of an augmented demethylation by KDM8. This is the first time that Miz1 and the epigenetic regulation of H3K36me2 by KDM8 is linked to the development of Schwann cells and the pathogenesis of peripheral neuropathies.


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