Distinct CoREST complexes act in a cell-type-specific manner

In der Zelle wird Chromatin durch Proteinkomplexe reguliert, die aus verschiedenen Untereinheiten zusammengesetzt sind. Häufig beinhalten diese Komplexe verwandte Isoformen ihrer charakteristischen Untereinheiten, wodurch die Zahl ähnlicher aber doch diverser Komplexe zunimmt. Wir beginnen gerade erst zu verstehen, nach welchen Regeln sich diese isoform-spezifischen Proteinkomplexe zusammensetzen und welchen Beitrag sie zu komplexen Funktionen innerhalb der Zelle leisten. In dieser Arbeit wurde CoREST als Untereinheit von Proteinkomplexen identifiziert, die typischerweise mehrere Histon-modifizierende Aktivitäten kombinieren. Zum Beispiel bindet es direkt an HDAC1 und KDM1A/LSD1, um deren Aktivität an Nukleosomsubstraten zu verstärken. Das CoREST Interaktom selbst wurde jedoch bisher noch nicht systematisch charakterisiert. Es wird angenommen, dass CoREST Komplexe während der Entwicklung zur Ausbildung Transkriptions-hemmender Chromatinstrukturen beitragen. In Drosophila werden zwei unterschiedliche Isoformen des CoREST-Proteins exprimiert, dCoREST-L und dCoREST-M. Mit Hilfe der Größenausschluss-Chromatographie wurden Zellkernextrakte von Makrophagen-ähnlichen S2 Zellen aus Drosophila analysiert. Die Ergebnisse deuten daraufhin, dass die zwei CoREST Isoformen Bestandteil unterschiedlicher Proteinkomplexe sind. Zusätzlich wurde das CoREST Interaktom mithilfe von Affinitätschromatographie und Massenspektrometrie untersucht. Dadurch konnten Untereinheiten des LINT und des dLSD1/dCoREST-Komplexes identifiziert werden. Während in vitro und in vivo dLSD1 ausschließlich mit dCoREST-L interagiert, beinhaltet der LINT-Komplex sowohl dCoREST-L als auch dCoREST-M. Dies deutet auf eine Isoform-spezifische Komplexbildung hin. Proteom-Analysen identifizierten außerdem die Histonmethyltransferase dG9a als neuen Interaktionspartner von CoREST. Allerdings bindet dG9a selbst nicht an Untereinheiten des dLSD1/dCoREST oder des LINT Komplexes. Dies spricht für eine von diesen Untereinheiten unabhängige Bindung von dG9a an CoREST. Die Proteom-Analyse legt nahe, dass drei verschiedene dCoREST Komplexe existieren: LINT, dLSD1/dCoREST und dG9a/ dCoREST. Genom-weite Analysen haben etabliert, dass dCoREST-Komplexe vornehmlich in Promotorbereichen mit Chromatin assoziieren. Die Beteiligung der drei dCoREST Komplexe an der Regulierung der Geneexpression sowie an der Flügelentwicklung und Spermatogenese wurde mithilfe von RNA-Interferenz untersucht. Dadurch konnte die Expression einzelner Untereinheiten der gefundenen Proteinkomplexe gezielt gehemmt werden. Die nachfolgende RNA-Sequenzierung (RNA-seq) zeigte, dass weder der dLSD1/dCoREST noch der dG9a/dCoREST Komplex die Transkription in S2 Zellen beeinflussen. Der LINT Komplex hingegen scheint eine große Rolle bei der Regulation der Transkription zu spielen. Dieser reprimiert eine Gruppe von malignant brain tumour signature Genen (MBTS). Der dLSD1/dCoREST Komplex ist für die Spermatogenese essentiell, während der LINT und der dG9a/dCoREST Komplex hierfür nicht notwendig sind. Die RNA-seq Analyse von Hodengewebe zeigte, dass der dLSD1/ dCoREST Komplex nötig ist, um die Expression von zelltypspezifischen Genen zu reprimieren, die andernfalls die Spermatogenese verhindern würden. In dieser Arbeit konnten Isoform-spezifische dCoREST Komplexe identifiziert werden, die eine differentielle Funktion zur Aufrechterhaltung von zelltypspezifischen Transkriptionprogammen nahelegen.