Az ATAC és SAGA hiszton acetiltranszferáz komplexek specifitását meghatározó kölcsönhatások
Title in English
Targets and specificity determinants of SAGA and ATAC histone acetyltransferase complexes
Keywords in Hungarian
kromatin, transzkripció, hiszton acetiláció,
Keywords in English
chromatin, transcription, histone acetylation
Discipline
Epigenetics and gene regulation (Council of Medical and Biological Sciences)
100 %
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Department of Biochemistry and Molecular Biology (University of Szeged)
Participants
Pankotai, Tibor Újfaludi, Zsuzsanna
Starting date
2009-04-01
Closing date
2013-09-30
Funding (in million HUF)
24.502
FTE (full time equivalent)
6.31
state
closed project
Summary in Hungarian
A genetikai anyag megőrzésében és kifejezésében meghatározó szerepet játszik a helyes kromatin szerkezet fenntartása és módosítása. A közelmúltban OTKA támogatással két kromatin szerkezet (át)alakításban szerepet játszó Drosophila fehérje komplexet azonosítottunk, amelyeket SAGA és ATAC komplexeknek nevezünk. Kimutattuk, hogy bár e komplexek hiszton acetiltranszferáz (HAT) aktivitású alegysége ugyanaz a GCN5 enzim, a komplexek mégis különböző szerepet játszanak számos kromatinon lejátszódó folyamatban. Azt is kimutattuk, hogy az ADA2a és ADA2b adaptor fehérje az ATAC illetve a SAGA komplex specifikus alegysége és adataink arra utalnak, hogy ezek az adaptorok szerepet játszanak annak meghatározásában, hogy a SAGA a hiszton H3-at, az ATAC a hiszton H4-et módosítja. A pályázat e munka folytatását tervezi a SAGA és az ATAC komplex által szabályozott gének és a komplexek gén-specifikus hatását okozó kölcsönhatások azonosításával. Olyan kísérleteket tervezünk, amelyekkel választ nyerhetünk arra, hogy (1) mely gének elsődleges célpontjai a SAGA és ATAC közreműködésével megvalósuló transzkripció szabályozásnak, (2) vannak-e és ha igen, mik a közös jellemzői a SAGA és az ATAC komplexekkel szabályozott géneknek, (3) az ADA2 adaptor fehérjék milyen módon határozzák meg a komplexek specifikus hatását és (4) az ADA2b fehérje általunk azonosított különböző izoformái mi módon járulnak hozzá a GCN5-öt tartalmazó HAT komplexek működési sokoldalúságához. A tervezett kísérletek várható eredményei túlmutatnak az ecetmuslicában megvalósuló génműködés specifikus vonásainak megértésén. ATAC és SAGA típusú komplexek, valamint ADA2-szerű adaptor fehérjék emlősökben is fontos szerepet játszanak és a közelmúltban a SAGA komplex egy alegységét mint az egyik un „cancer stem cell signature protein”-t azonosították. Az ATAC és SAGA HAT komplexek működésének megértése ezért közvetlen hatással lehet a daganatképződés jobb megértéséhez.
Summary
The modification of chromatin structure by chromatin remodeling and histone modifying complexes is a key step in the maintenance and expression of the genetic material. Recently, we have identified two Drosophila chromatin modifier complexes, designated as SAGA and ATAC, and demonstrated that these complexes have identical acetyltransferase subunits but they play distinct roles in several chromatin related processes. SAGA acetylates histone H3 and ATAC is specific for histone H4. We have also demonstrated that the ADA2a and ADA2b adaptor proteins are specific subunits of the ATAC and SAGA complex, respectively, and suggested that the interaction of one or the other adaptor with the GCN5 acetyltransferase targets the complex towards modifying histone H3 or H4. This project aims to extend these studies by identifying genes which are specific targets of SAGA and ATAC transcription regulation, and molecular interactions which determine the specificity of the SAGA and ATAC complexes. We plan experiments to provide clear answers to the questions: (i) which genes are primary targets of SAGA and ATAC regulation, (ii) what are, if any, the common characteristics of genes regulated by SAGA and ATAC HAT complexes, (iii) which domains of the ADA2 factors determine the complex specificity, and (iv) whether different isoforms of ADA2 proteins contribute to the functional diversity of GCN5-containing HAT complexes. The significance of these studies are well beyond just exploring gene expresssion regulation mechanisms in the fly. ATAC and SAGA type complexes and as well ADA2 type adaptors, are also present in mammalian cells and recently one SAGA subunits has been identified as one of the eleven so called cancer stem cell signature proteins. Elucidating the role and mechanism of action of SAGA and ATAC might have therefore significant impact on a better understanding of carcinogenesis.
Final report
Results in Hungarian
A támogatással végzett munka egy befejezett OKTA projekt (T046414) eredményein alapuló kutatás volt. A projektben általunk korábban részben jellemzett hiszton acetil-transzferáz (HAT) komplexek működéséről kívántunk új adatokat nyerni. A specifikus célkitűzés Drosophila ATAC és SAGA jelzésű HAT komplexek által szabályozott gének azonosítása és a komplexek specifikus hatását biztosító molekuláris kölcsönhatások felderítése volt. Mindkét célkitűzést teljesítettük. Az eredményeket színvonalas nemzetközi szaklapokban közöltük. Összehasonlítottuk vad típusú, dAda2a és dAda2b mutáns, valamint a dADA2b fehérje rövid és hosszú izoformáit termelő állatok teljes RNS készletét. Megállapítottuk, hogy a SAGA komplex hibája esetén viszonylag kisszámú, főként a stressz válaszban szerepet játszó gén működése változik meg. Ezzel ellentétben, az ATAC komplex hibája nagyon sok gén működését, közöttük pl. a szteroid szintézisben résztvevőkét módosítja. Ezzel rámutattunk kapcsolódó működésű fehérjéket kódoló gének összekapcsolt szabályozásának egy lehetséges mechanizmusára. A dADA2b fehérje rövid és hosszú izoformájának példájával bemutattuk, hogy a különböző adapter fehérjék a HAT komplexek működési sokoldalúságának egyik lehetőségét biztosítják. Bebizonyítottuk továbbá, hogy az ADA2 adapter fehérjék fontos szerepet játszanak a HAT komplexek hisztonok iránt mutatott affinitásának meghatározásában.
Results in English
In this project we continued studies on the function of histone acetyltransferase (HAT) complexes, SAGA and ATAC, which we have characterized partially earlier with the help of OTKA grant (T046414). Our specific aims were the identification of genes that are targets of SAGA and ATAC regulation, localization ADA2 domains which determine complex specificity and demonstration that different isoforms of ADA2 proteins can contribute to the functional diversity of GCN5-containing HAT complexes.
We have provided answers to each of these questions by the results we have published in international journals. We compared the total mRNA profiles of wild type, dAda2b, dAda2a mutants, and animals expressing different dADA2b protein isoforms. We determined that SAGA HAT complex deficiency results in miss-regulation of a small number of genes, which are mostly involved in stress response. ATAC deficiency on the contrary, affects a large number of genes, among them genes encoding steroid converting enzymes. Thus, these data provide an example for a possible mechanism of coordinated regulation of functionally linked genes. With the example of dADA2b short and long isoforms we demonstrated that the use of different adaptor isoforms can serve to increase the functional variety of HAT complexes. Furthermore, we have also demonstrated that the C-terminal regions of dADA2 adaptor proteins play a critical role in determining histone affinity of particular HAT complexes.
Pankotai T, Popescu C, Martin D, Grau B, Zsindely N, Bodai L, Tora L, Ferrús A, Boros I.: Genes of the ecdysone biosynthesis pathway are regulated by the dATAC histone acetyltransferase complex in Drosophila., Mol Cell Biol. 30(17) pp:4254-4266, 2010
Zencir S, Sike A, Dobson MJ, Ayaydin F, Boros I, Topcu Z.: Identification of transcriptional and phosphatase regulators as interaction partners of human ADA3, a component of histone acetyltransferase complexes, Biochemical Journal 450 pp. 311-320, 2013
