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Histondeacetylase 8: Interaktionen und Lokalisation

Haus, Patricia :
Histondeacetylase 8: Interaktionen und Lokalisation.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2014)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Histondeacetylase 8: Interaktionen und Lokalisation
Language: German
Abstract:

Die Lysindeacetylierung stellt ein wesentliches, posttranslationales Regulationselement dar, welches von der HDAC-Enzymklasse katalysiert wird. Insbesondere die Transkriptionskontrolle durch Regulation der Histonacetylierung, aber auch weiterer 3600 Acetylierungsstellen, bestätigen die wichtige Rolle dieses epigenetischen Mechanismus. Trotz der intensiven Erforschung des HDAC8-Proteins, konnte seine tatsächliche biologische Funktion nicht vollständig geklärt werden. Ziel dieser Arbeit war es, das ambivalente Bild der Funktionalität sowie der intrazellulären Lokalisation weiter aufzuklären. Die Erstellung eines Interaktionsprofils diente der näheren Betrachtung der HDAC8-Funktionalität, welche im Nachweis des H2A-H2B-Komplexes und weiterer acht neuer potentieller Bindepartner mit Funktionen im Cytoplasma und im Zellkern. Des Weiteren konnten die bekannten Interaktionen mit Actin und Hsp20 bestätigt werden. Der Nachweis des Proteins in der gesamten Hek293-Zelle und die zeitaufgelöste Darstellung des Transportprozesses über die Kernmembran mit Hilfe des photo-konvertierbaren Fluorophors mEos2 unterstützten die Vermutung einer HDAC8-Funktion in beiden Zellkompartimenten. Zur Charakterisierung des Bindeverhaltens der HDAC8 mit den Histone H2A, H2B sowie H3 wurden ausgewählte Lysinpositionen spezifisch mono-acetyliert. H2B wurde als Bindepartner bestätigt und eine Präferenz für die acetylierte Position L29 des H2B-Proteins aufgezeigt, was diese als Substrat nachweist. Im Zusammenhang mit der Funktion des Histons H2B in Hinblick auf stark exprimierte Genabschnitte könnte diese Wechselwirkung eine bisher nicht bekannte Rolle bei der Transkriptionsregulation spielen. Die Lokalisationsuntersuchung von HDAC8 in verschiedenen Zelllinien trug zur Klärung des mehrdeutigen Funktionalitätsprofils bei. So wurde in K562- sowie in HeLa- Zellen eine hauptsächlich cytoplasmatische, in Hek293, HaCaT, Sh-SY5Y sowie OLN-93 hingegen eine Lokalisation in der gesamten Zelle nachgewiesen. Dies deutet auf eine Zelltyp-abhängige und eventuell Gewebe-spezifische Funktion hin. In Hinblick auf die Entwicklung von gerichteten und potenten Inhibitoren zur gezielten, Gewebe-spezifischen Therapie ist die hier durchgeführte Lokalisationscharakterisierung von besonderem Interesse. Anhand der LOPAC-Substanzbibliothek konnte zwar keine eindeutige Strukturwirkungsbeziehung abgeleitet werden, jedoch war die Identifikation von potenten HDAC8-Inhibitoren möglich. Insbesondere die Substanz P 2742 stellt aufgrund eines IC50-Wertes von 30 nM trotz einer fehlenden Isoformselektivität einen interessanten Ausgangspunkt für eine weitergehende Wirkstofffindung dar.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The lysine deacetylation depicts a fundamental, posttranslational regulation mechanism, which is catalyzed by the HDAC family. Especially the histone acetylation regulated transcription control, but also 3600 acetylation sites, highlights the important role of this epigenetic mechanism. Despite the intensive HDAC8 research the biological function is still not completely understood. The aim of this work was to clarify the ambivalent functionality as well as the localization pattern. Examination HDAC8 functionality concerning the protein interaction profile resulted in the detection of H2A-H2B complex and further eight potential HDAC8 binding partners with cytoplasmic as well as nuclear functions. Moreover Actin and HSP20, known HDAC8 interaction partners, could be proofed. The HDAC8 protein detection in Hek293 cell overall and the transport process development over nuclear membrane using the photo-convertible fluorophor mEos2 supported the assumption of a HDAC8 function in both compartments. To characterize the HDAC8 binding behavior to the histones H2A, H2B as well as H3, selected lysine positions were mono-acetylated specific. It was possible to confirm H2B as a binding partner and to depict a strong preferation for the position H2BL29 highlighting it as a HDAC8 substrate. Regarding to the H2B function in terms of strong expressed genes this interplay could reveal an unknown transcription regulation element. The detection of HDAC8 localization pattern in several cell lines clarified the ambivalent functionality profile further. HDAC8 localization was detected in K562 cells as well as HeLa to be cytoplasma restricted. On the other hand Hek293, HaCaT, Sh-SY5Y and OLN-93 cells displayed an overall localization indicating a cell type eventually tissue specific dependency. Developing potent inhibitor for the selective, tissue-dependent therapy the localization characterization is an interesting aspect. Studying the inhibitor effect of the LOPAC substance library didn`t reveal a distinct structure-activity relationship, but it leads to the identification of potent HDAC8 inhibitors. Especially the substance P 2742 with an IC50 value of 30 nM as a new substance class is an interesting starting point for drug discovery despite the absent of isoform selectivity. English
Place of Publication: Darmstadt
Uncontrolled Keywords: HDAC HDAC8 Lokalisation Interaktionen Histone
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
Divisions: 10 Department of Biology
10 Department of Biology > Plant Membrane Biophysics
Date Deposited: 22 Dec 2014 08:29
Last Modified: 06 Oct 2016 09:29
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-43082
Referees: Thiel, Prof. Dr. Gerhard and Kolmar, Prof. Dr. Harald
Refereed: 1 September 2014
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/4308
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  • Histondeacetylase 8: Interaktionen und Lokalisation. (deposited 22 Dec 2014 08:29) [Currently Displayed]
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