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

CHD4/Mi-2 is a highly conserved ATP-dependent chromatin remodeller. It is essential in processes like transcription regulation, DNA damage response, cell cycle progression, as well as differentiation and development in eukaryotes. It is one of the catalytic components of the NuRD (nucleosome remodel...

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Main Author: Kovač, Kristina
Contributors: Brehm, Alexander, (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2018
Subjects:
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Table of Contents: 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.