Regulierung der Genexpression für neuronales Ergebnis
Topoisomerase II beta (Top2ß) ist ein säugetierspezifisches Enzym, das DNA-Stränge für die anschließende Replikation, Transkription, Chromosomenkondensation und Segregation reguliert. Top2ß wird für die Neurogenese benötigt und wird nur in terminal differenzierten Zellen stark exprimiert. Ziel des Projekts "Topoisomerase function in genome and epigenome regulation during neuronal differentiation" (Toponeuronal) war es, den Beitrag der Top2ß-Aktivität zur epigenetischen Regulation der neuronalen Differenzierung aufzuzeigen. Das EU-finanzierte Projekt verwendete dazu ein In-vitro-Differenzierungssystem für Mäuse. Untersuchungen zeigten, dass der Wechsel bei der Expression von Top2a zu ß während der neuronalen Differenzierung von Stammzellen bei der Entwicklung vom proliferativen Zustand in den postmitotischen Zustand stattfindet. Ein Mangel an Top2ß hat keinen Einfluss auf die Differenzierung in neuronale Progenitoren, führt jedoch zum vorzeitigen Absterben von Neuronen. Weitere Beurteilungen lassen vermuten, dass Top2ß eine Rolle bei der Expression verschiedener Gene spielt und dass es ausschlaggebend für die terminale neuronale Differenzierung ist. Untersuchungen zur möglichen direkten Interaktion von Top2ß mit Chromatin zeigten, dass es stark mit dem aktiven Chromatinmarker H3K4me2 korreliert. Das Team konnte auch nachweisen, dass die Hochregulation des Top2ß-gebundenen Ngfr P75-Gens bei der Verdrängung von Top2ß Auswirkungen auf die Degeneration von Top2ß-Knockout-Neuronen hat. Die experimentellen Ergebnisse unterstützen die Hypothese des Teams, dass Top2ß die Zielgenexpression reguliert, indem es die Promotoren direkt reguliert. Dies weist darauf hin, dass Top2ß hauptsächlich an den späteren Phasen der neuronalen Reifung beteiligt ist und daher in den früheren Phasen der Differenzierung und Neurogenese keine wesentliche Rolle spielt. Durch das Aufdecken genomweiter Bindungsstellen für Top2ß bietet Toponeuronal neues Wissen zur regulierenden Funktion von Topoisomerase in postmiotischen Zellen. Die Projektmitglieder konnten so ein Modell erstellen, in dem Top2ß in aktiven regulatorischen Regionen des Genoms wirkt und eine aktive Rolle bei der Genregulation spielt.
