Dynamik epigenetischer Signaturen und selektive Modulation regulatorischer Elemente in Kardiomyozyten

Abstract: Während der Entwicklung und Erkrankung des Herzens ändert sich neben der zellulären Zusammensetzung auch das Transkriptom einzelner Zelltypen. Um spezifisch die Expression einzelner Gene regulieren zu können, enthält das Genom regulatorische Bereiche. Durch Änderungen epigenetischer Modifikationen innerhalb dieser Regionen kann deren Aktivität und damit letztlich die Expression assoziierter Gene beeinflusst werden. Analysen epigenetischer Modifikationen und deren Dynamik tragen dementsprechend zu einem tieferen Verständnis der zellulären Vorgänge während der Entwicklung und Erkrankung des Herzens bei.
Zunächst wurde in dieser Arbeit ein Protokoll modifiziert, mit dem es möglich war, reine Kardiomyozytenzellkerne aus humanen linken Ventrikeln zu isolieren. Dadurch konnten mittels Chromatin-Immunpräzipitation Kardiomyozyten-spezifische Karten von sieben Histonmodifikationen generiert werden. Diese wurden zusammen mit Datensätzen des Transkriptoms und der DNA-Methylierung von Kardiomyozyten analysiert. Dabei zeigte sich, dass Expressionsänderungen während der Entwicklung von einer entsprechenden Änderung der Histonmodifikationen und DNA-Methylierung in Genkörpern und cis-regulatorischen Elementen begleitet waren. Im Gegensatz dazu zeigte die DNA-Methylierung während der Erkrankung eine bemerkenswerte Stabilität. Krankheitsassoziierte Expressionsänderungen gingen lediglich mit Änderungen aktiver Histonmodifikationen einher. Weiterhin zeigten dynamische Enhancer insbesondere eine Anreicherung des Bindemotivs von GATA-Transkriptionsfaktoren. Um tiefere Einblicke in die Funktion von GATA4 zu erhalten, wurde dessen Expression mit Hilfe des CRISPRi-Systems vermindert. Die Reduktion von GATA4 führte u.a. zu einer verminderten Expression Herz-spezifischer Gene. Weiterhin zeigten GATA4-positive Regionen in Abhängigkeit von kolokalisierten Transkriptionsfaktor-Bindemotiven eine unterschiedliche Sensitivität auf reduzierte GATA4-Level. CRISPRi wurde zusätzlich dazu verwendet, zwei GATA4-positive Regionen selektiv stillzulegen. Dadurch konnte neben einer Promotor-Promotor-Interaktion gezeigt werden, dass ein über 300 kb von Gata6 entfernter Enhancer mit diesem Gen funktionell interagiert.
Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit das Zusammenspiel epigenetischer Mechanismen in der Entwicklung und Erkrankung des Herzens gezeigt werden. Weiterhin konnten cis- und trans-regulatorische Elemente selektiv moduliert und tiefere Einblicke in ihre Funktion gewonnen werden

Show object

• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Deutsch
• Notes: Universität Freiburg, Dissertation, 2019

Classification and Topics

• Keyword: Chromatin ; Herzmuskelzelle ; Herz ; Histone ; Herzinsuffizienz ; Epigenetik ; Herz ; Herzinsuffizienz ; Epigenetik ; Histone ; Chromatin

Contributors, Places and Time

• Event: Veröffentlichung
• (where): Freiburg
• (who): Universität
• (when): 2019
• Creator: Schwaderer, Martin Sebastian
• Contributor: Hein, Lutz ; Günther, Stefan ; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Fakultät für Chemie und Pharmazie

Further information

• DOI: 10.6094/UNIFR/151386
• URN: urn:nbn:de:bsz:25-freidok-1513863
• Rights: Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.