Δυναμικά χαρακτηριστικά της μεταγραφής: η λειτουργική σημασία της ιστόνης Htz1 στην έναρξη της μεταγραφής, την ενδοπυρηνική τοποθέτηση και τη μεταγραφική μνήμη του συστημάτων των γονιδίων GAL στο Saccharomyces cerevisiae

Abstract

During the present study the significance of the histone variant Htz1 presence was studied at the yeast Saccharomyces cerevisiae model gene GAL1. It was established that the Htz1 nucleosomes are important for the recruitment of the Mediator complex during transcription initiation providing an explanation of the positive role of this histone during transcription. Unexpectedly, the incorporation of the variant in a specific promoter nucleosome was found to depend on the corepressor Tup1-Ssn6. This finding suggests that gene specific regulators might control the incorporation of Htz1 throughout promoters. Furthermore, it was established that this deposition takes place after the formation of canonical nucleosomes during promoter inactivation regulated in part by Ssn6-Tup1. It is proposed that in this way the corepressor secures a rapid second activation. The fact that this incorporation was suggested by others to regulate the attachment of the GAL genes at the nuclear periphery and thus the phenomenon of transcriptional memory of the GAL genes, led to the examination of the role of Htz1 on both of these processes. It is concluded that Htz1 is not required for the retention at the periphery. Moreover, the enhanced affinity of the GAL genes for the nuclear pores was seen to be unnecessary for optimal transcription. On the other hand, this recruitment to the periphery, while taking place in a major population of nuclei proved to be independent of transcription itself. Thus, it is proposed that this phenomenon is an escorting event but is not regulated by nor regulates transcription. Finally, histone variant Htz1 is not the determining factor of the transcriptional memory phenomenon. Employing a yeast heterocaryon assay is demonstrated that this phenomenon has no nuclear basis and Htz1 is not the determining factor. The cytoplasmic basis of transcriptional memory was found to depend on the yeast galactokinase enzyme Gal1, supporting its previously well described activating role.

Στη παρούσα διατριβή η σημασία της παρουσίας της ιστόνης Htz1 μελετήθηκε στο γονίδιο GAL1 του ζυμομύκητα Saccharomyces cerevisiae. Εδραιώθηκε ο ρόλος της Htz1 στη στρατολόγηση του συμπλόκου του Μεσολαβητή κατά την έναρξη της μεταγραφής, παρέχοντας έτσι μια εξήγηση για το θετικό ρόλο της ιστόνης στη μεταγραφή. Η ενσωμάτωση της Htz1 σε ένα μεμονωμένο νουκλεόσωμα βρέθηκε να εξαρτάται από το συγκαταστολέα Ssn6-Tup1. Το δεδομένο αυτό προτείνει ότι ειδικοί ρυθμιστές του κάθε γονιδίου μπορεί να ελέγχουν την ενσωμάτωση της Htz1 στους υποκινητές. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι η ενσωμάτωση αυτή πραγματοποιείται μετά το σχηματισμό των νουκλεοσωμάτων κατά τη μεταγραφική καταστολή, εξαρτώμενη εν μέρει από το σύμπλόκο Ssn6-Tup1. Προτείνεται ότι με τον τρόπο αυτό ο συγκαταστολέας εξασφαλίζει μια εξίσου γρήγορη δεύτερη ενεργοποίηση. Το γεγονός ότι η ενσωμάτωση αυτή της Htz1 έχει προταθεί να ρυθμίζει την συγκράτηση των γονίδιων GAL στην πυρηνική μεμβράνη και κατ’ επέκταση το φαινόμενο της λεγομένης μεταγραφικής μνήμης που παρατηρείται στα γονίδια GAL οδήγησε στην εξέταση του ρόλου της Htz1 στα φαινόμενα αυτά. Η ιστόνη Htz1 δεν είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που οδηγεί την συγκράτηση των γονίδιων στην περιφέρεια. Μελετώντας την αλληλεπίδραση των γονίδιων με τους πυρηνικούς πόρους, αποδείχθηκε ότι η μετάβαση που παρατηρείται δεν είναι απαραίτητη για τη βέλτιστη έκφραση του γονίδιου GAL1. Από την άλλη, η στρατολόγηση στην περιφέρεια αν και συμβαίνει σε ένα μεγάλο μέρος του πληθυσμού, δεν εξαρτάται από την μεταγραφή αποκλειστικά. Συνεπώς, προτείνεται ότι η μετάβαση αυτή αποτελεί ένα συνοδό φαινόμενο, το οποίο δεν ρυθμίζεται και δεν ρυθμίζει τη μεταγραφή. Τέλος, η ιστόνη Htz1 δεν είναι ο μεσολαβητής του φαινομένου της μεταγραφικής μνήμης. Πειράματα σχηματισμού ετεροκαρυών αποδεικνύουν ότι το φαινόμενο αυτό δεν έχει πυρηνική βάση και η Htz1 δεν είναι ο καθοριστικός παράγοντας. Η κυτταροπλασματική βάση του φαινομένου εξαρτάται από τη γαλακτοκινάση Gal1, η οποία έχει προταθεί στο παρελθόν να παίζει ενεργοποιητικό ρόλο στη μεταγραφή.