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Elucidating the propagation and function of H2A and H2B modifications across DNA replication

Projektbeschreibung

Mechanismen der Histon-Vermehrung und epigenetische Vererbung von Histon-Markierungen

Chromatin und seine Histon-Markierungen sind essentiell für die korrekte, zelltypspezifische Genexpression und definieren die zelluläre Identität. Darüber hinaus ist es wichtig, dass die Chromatin-Landschaft während der DNA-Replikation korrekt propagiert und aufrechterhalten wird. Die Informationen über die Weitergabe der Histon-Markierungen an Tochterzellen sind im Allgemeinen begrenzt, und für die H2A- und H2B-Markierungen fehlen sie vollständig. Das EU-finanzierte Projekt H2AH2B_Propagation wird embryonale Stammzellen von Mäusen verwenden, um zu untersuchen, wie Modifikationen an H2A und H2B während der DNA-Replikation aufrechterhalten werden sowie deren Einfluss auf die Wiederherstellung der elterlichen Chromatin-Landschaft auf replizierter DNA zu bestimmen. Dies wird Einblicke in die H2A- und H2B-Propagation sowie die epigenetische Vererbung ihrer Markierungen liefern und unser Verständnis der Interaktion von Histon-Markierungen während der DNA-Replikation und Zellteilung verbessern.

Ziel

Chromatin and its accompanying histone marks are fundamental for correct, cell type-specific gene expression and thus important to ensure cellular identity of each cell. Importantly, this requires that the chromatin landscape is accurately propagated and maintained across DNA replication, a process which is still not well understood. While there have been insights into how histone H3 and H4 marks are transmitted to daughter cells, information on H2A and H2B marks are still missing. Using mouse embryonic stem cells, I will gain first insights into how modifications on H2A and H2B are maintained during DNA replication, and their impact on restoring the parental chromatin landscape on replicated DNA, with the following three specific objectives:

(1) I will investigate the propagation principles and kinetics of H2A/H2B modifications during DNA replication using a combination of advanced mass spectrometry and genomic approaches with a focus on ubiquitinated H2A/H2B.
(2) I will gain mechanistic insights into the importance of H2A/H2B ubiquitination on chromatin reestablishment with a degron-based depletion approach targeting H2A/H2B ubiquitin ligases. This will allow me to study if, where and how the H2Aub and H2Bub-dependent histone marks are reestablished and hence reveal important features of histone mark crosstalk during DNA replication.
(3) I will determine whether H2A-H2B dimers are propagated symmetrically to the two daughter strands by employing a strand-specific sequencing approach, and test mutants wherein symmetric H3-H4 propagation is compromised.

This proposal will provide pioneering insights into how histones H2A and H2B are propagated and unveil the epigenetic inheritance of their marks, and also bring seminal understanding of histone mark crosstalk during DNA replication and across cell division. This will open new research avenues in chromatin research and give me an unique opportunity to follow up on these mechanisms as future, independent researcher.

Koordinator

KOBENHAVNS UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 207 312,00
Adresse
NORREGADE 10
1165 Kobenhavn
Dänemark

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Region
Danmark Hovedstaden Byen København
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 207 312,00