Δομή της χρωματίνης και γονιδιακή έκφραση

Abstract

Transcriptional activation of the interleukin-8 (IL-8) gene is restricted to distinct cell types, although the transcriptional regulatory proteins controlling IL-8 gene expression are ubiquitous. We show that cell-specific transcription of IL-8 is due to the distinct chromatin architecture on the enhancer/promoter prior to the arrival of the inducing signal. In expressing epithelial cells the enhancer/promoter is nucleosome-free whereas in non-expressing B-cells a nucleosome masks the entire regulatory region. The B-cell specific nucleosome contains the histone variant macroH2A which is responsible for preventing transcription factor binding. Recruitment of the repressive macroH2A nucleosome requires direct interactions between ATF-2 bound to the nearby AP1 site and macroH2A and it is regulated by DNA-induced protein allostery. siRNA against ATF-2 or macroH2A rescues IL-8 transcription in B-cells. Thus, a transcription factor can work as a transcriptional repressor by orchestrating and maintaining the assembly of specialized local chromatin architectures.

Πειράματα τα οποία είχαν πραγματοποιηθεί στο εργαστήριό μας στο παρελθόν έχουν αποδείξει πως το γονίδιο της IL-8 μπορεί να μεταγράφεται σε επιθηλιακά ανθρώπινα κύτταρα τα οποία έχουν μολυνθεί από ιό ή έχουν υποστεί κατεργασία με TNF-a. Αντίθετα στα Β-λεμφοκύτταρα υπό τις ίδιες συνθήκες δεν πραγματοποιείται μεταγραφή του συγκεκριμένου γονιδίου. Ο ρόλος της δομής της χρωματίνης στην εμφάνιση του διαφορετικού προτύπου έκφρασης του γονιδίου IL-8 σε διαφορετικούς ανθρώπινους ιστούς αποτελεί σκοπό αυτής της εργασίας. Η πρώτη σειρά πειραμάτων απέδειξε πως η αδυναμία των Β-λεμφοκυττάρων να παράγουν IL-8 δεν οφείλεται στην απουσία κάποιου απαραίτητου μεταγραφικού ενεργοποιητή αλλά στην ύπαρξη μιας σειράς νουκλεοσωμάτων με ειδική σύσταση τα οποία καλύπτουν τη ρυθμιστική και την κωδική περιοχή του γονιδίου και δημιουργούν φραγμό στην έναρξη και την επιμήκυνση της μεταγραφής. Αντίθετα η ίδια γενετική περιοχή στα επιθηλιακά κύτταρα διαθέτει νουκλεοσώματα σε διαφορετικές θέσεις τα οποία στερούνται την ειδική σύσταση που προσδίδει την ικανότητα παρεμπόδισης της μεταγραφής . Η επόμενη σειρά πειραμάτων αφορά στο ρόλο του μεταγραφικού παράγοντα ATF-2 κατά τη δημιουργία της ανασταλτικής για τη μεταγραφή χρωματινικής δομής στα Β-λεμφοκύτταρα. Η μελέτη οδηγήθηκε σε αυτή την κατεύθυνση λόγω της αρχικής παρατήρησης της πρόσδεσης του ATF-2 πριν και μετά την ιϊκή μόλυνση στον ενισχυτή του IL-8 μόνο στην περίπτωση των Β-λεμφοκυττάρων και ενισχύθηκε με την πραγματοποίηση πειραμάτων σε συνθετικό ενισχυτή όπου η θέση πρόσδεσης του παράγοντα είχε μεταλλαχθεί. Συνοπτικά παρατηρήσαμε ότι η αδυναμία πρόσδεσης του ATF-2 οδηγεί σε αλλαγή του προτύπου έκφρασης του γονιδίου στα Β-λεμφοκύτταρα ενώ αντίθετα δεν επηρεάζει την ενεργοποίησή του στα επιθηλιακά