Functional characterisation of cancer-associated mutations in the chromatin remodeler CHD4/dMi-2

CHD4/Mi-2 ist ein hoch konservierter ATP-abhängiger Chromatinremodeller. Er ist essentiell für Prozesse der Transkriptionsregulation, der DNA-Schadensantwort, der Zellzyklusprogression sowie der Differenzierung und Entwicklung in Eukaryonten. CHD4 ist eine der katalytischen Untereinheiten des NuRD (nucleosome remodelling and deacetylation)-Komplexes. ATP-abhängige Chromatinremodeller, einschließlich CHD4, sind in humanen Karzinomen häufig mutiert. In dieser Studie wurden mehrere Missense-Mutationen analysiert, die in Patienten mit Endometrialkarzinomen gefunden wurden. Hierzu wurde dMi-2 verwendet, ein Drosophila melanogaster Homolog des humanen CHD4. In dieser Arbeit wurden ausgewählte Punktmutationen biochemisch analysiert, welche in wichtigen Domänen und Regionen in dMi-2 liegen. Durch enzymatische und nicht-enzymatische Assays wurde gezeigt, dass diese Mutationen breit gefächerte Effekte bezüglich der Nukleosomen-Bindung, der ATP-Hydrolyse und der Remodellierung von Nukleosomen haben können. Die vorliegende Analyse konnte offenlegen, dass diese Mutationen dMi-2 auf entgegengesetzte weise beeinflussen, seine Remodelling-Aktivität entweder senken oder steigern können. Einige Mutationen verursachten Veränderungen der Kopplung von ATP-Hydrolyse mit Nukleosomen-Remodelling. Dies offenbart neue Funktionen bestimmter Aminosäurenreste und Regionen und ihren Einfluss auf die Aktivität des Proteins. Außerdem wurde eine neue regulatorische Region im C-terminalen Teil des Proteins identifiziert, die vergleichbar mit bereits bekannten Regionen in CHD1, ISWI und Snf2 ist. Mutationen der Chromodomänen führten zur Identifikation eines Strukturelements im N-Terminus von dMi-2. Dieses ähnelt einem Motif in CHD1, welches nukleosomale DNA während des Remodelling-Prozesses kontaktiert. Des Weiteren zeigten genetische in vivo-Experimente in Drosophila melanogaster, dass die Expression ausgewählter dMi-2-Punktmutanten zur Fehlregulation der Entwicklung von epithelialen Flügelstrukturen führen kann. Diese Phänotypen korrelierten mit den Remodelling-Eigenschaften der dMi-2-Punktmutanten. Zusammenfassend geben die Ergebnisse dieser Arbeit neue Einblicke in die Folge von Mutation von Chromatinremodellern in Tumorerkrankungen und schaffen eine Grundlage, um die molekularen Mechanismen zu verstehen, mit denen Mi-2-Mutanten zur Karzinogenese beitragen.