ETO, fusion partner in t(8;21) acute myeloid leukemia, represses transcription by interaction with the human N-CoR/mSin3/HDAC1 complex

The t(8;21) translocation between two genes known as AML1 and ETO is seen in approximately 12–15% of all acute myeloid leukemia (AML) and is the second-most-frequently observed nonrandom genetic alteration associated with AML. AML1 up-regulates a number of target genes critical to normal hematopoiesis, whereas the AML1/ETO fusion interferes with this trans-activation. We discovered that the fusion partner ETO binds to the human homolog of the murine nuclear receptor corepressor (N-CoR). The interaction is mediated by two unusual zinc finger motifs present at the carboxyl terminus of ETO. Human N-CoR (HuN-CoR), which we cloned and sequenced in its entirety, encodes a 2,440-amino acid polypeptide and has a central domain that binds ETO. N-CoR, mammalian Sin3 (mSin3A and B), and histone deacetylase 1 (HDAC1) form a complex that alters chromatin structure and mediates transcriptional repression by nuclear receptors and by a number of oncoregulatory proteins. We found that ETO, through its interaction with the N-CoR/mSin3/HDAC1 complex, is also a potent repressor of transcription. This observation provides a mechanism for how the AML1/ETO fusion may inhibit expression of AML1-responsive target genes and disturb normal hematopoiesis.

All Tcf HMG box transcription factors interact with Groucho-related co-repressors

Tcf/Lef family transcription factors are the downstream effectors of the Wingless/Wnt signal transduction pathway. Upon Wingless/Wnt signalling, β-catenin translocates to the nucleus, interacts with Tcf (1–3) and thus activates transcription of target genes (4,5). Tcf factors also interact with members of the Groucho (Grg/TLE) family of transcriptional co-repressors (6). We have now tested all known mammalian Groucho family members for their ability to interact specifically with individual Tcf/Lef family members. Transcriptional activation by any Tcf could be repressed by Grg-1, Grg-2/TLE-2, Grg-3 and Grg-4 in a reporter assay. Specific interactions between Tcf and Grg proteins may be achieved in vivo by tissue- or cell type-limited expression. To address this, we determined the expression of all Tcf and Grg/TLE family members in a panel of cell lines. Within any cell line, several Tcfs and TLEs are co-expressed. Thus, redundancy in Tcf/Grg interactions appears to be the rule. The ‘long’ Groucho family members containing five domains are repressors of Tcf-mediated transactivation, whereas Grg-5, which only contains the first two domains, acts as a de-repressor. As previously shown for Drosophila Groucho, we show that long Grg proteins interact with histone deacetylase-1. Although Grg-5 contains the GP homology domain that mediates HDAC binding in long Grg proteins, Grg-5 fails to bind this co-repressor, explaining how it can de-repress transcription.

Targeting histone deacetylases for the treatment of immune, endocrine and metabolic disorders

The 'histone code' is a well-established hypothesis describing the idea that specific patterns of post-translational modifications to histones act like a molecular "code" recognised and used by non-histone proteins to regulate specific chromatin functions. One modification which has received significant attention is that of histone acetylation. The enzymes which regulate this modification are described as histone acetyltransferases or HATs, and histone deacetylases or HDACs. Due to their conserved catalytic domain HDACs have been actively targeted as a therapeutic target. The proinflammatory environment is increasingly being recognised as a critical element for both degenerative diseases and cancer. The present review will discuss the current knowledge surrounding the clinical potential & current development of histone deacetylases for the treatment of diseases for which a proinflammatory environment plays important roles, and the molecular mechanisms by which such inhibitors may play important functions in modulating the proinflammatory environment. © 2009 Bentham Science Publishers Ltd.

HDAC inhibitors cause site-specific chromatin remodeling at PU.1-bound enhancers in K562 cells

BACKGROUND: Small molecule inhibitors of histone deacetylases (HDACi) hold promise as anticancer agents for particular malignancies. However, clinical use is often confounded by toxicity, perhaps due to indiscriminate hyperacetylation of cellular proteins. Therefore, elucidating the mechanisms by which HDACi trigger differentiation, cell cycle arrest, or apoptosis of cancer cells could inform development of more targeted therapies. We used the myelogenous leukemia line K562 as a model of HDACi-induced differentiation to investigate chromatin accessibility (DNase-seq) and expression (RNA-seq) changes associated with this process. RESULTS: We identified several thousand specific regulatory elements [~10 % of total DNase I-hypersensitive (DHS) sites] that become significantly more or less accessible with sodium butyrate or suberanilohydroxamic acid treatment. Most of the differential DHS sites display hallmarks of enhancers, including being enriched for non-promoter regions, associating with nearby gene expression changes, and increasing luciferase reporter expression in K562 cells. Differential DHS sites were enriched for key hematopoietic lineage transcription factor motifs, including SPI1 (PU.1), a known pioneer factor. We found PU.1 increases binding at opened DHS sites with HDACi treatment by ChIP-seq, but PU.1 knockdown by shRNA fails to block the chromatin accessibility and expression changes. A machine-learning approach indicates H3K27me3 initially marks PU.1-bound sites that open with HDACi treatment, suggesting these sites are epigenetically poised. CONCLUSIONS: We find HDACi treatment of K562 cells results in site-specific chromatin remodeling at epigenetically poised regulatory elements. PU.1 shows evidence of a pioneer role in this process by marking poised enhancers but is not required for transcriptional activation.

Sustained inhibition of deacetylases is required for the antitumor activity of the histone deactylase inhibitors panobinostat and vorinostat in models of colorectal cancer

Despite compelling preclinical data in colorectal cancer (CRC), the efficacy of HDACIs has been disappointing in the clinic. The goal of this study was to evaluate the effectiveness of vorinostat and panobinostat in a dose- and exposure-dependent manner in order to better understand the dynamics of drug action and antitumor efficacy. In a standard 72 h drug exposure MTS assay, notable concentration-dependent antiproliferative effects were observed in the IC50 range of 1.2-2.8 μmol/L for vorinostat and 5.1-17.5 nmol/L for panobinostat. However, shorter clinically relevant exposures of 3 or 6 h failed to elicit any significant growth inhibition and in most cases a >24 h exposure to vorinostat or panobinostat was required to induce a sigmoidal dose-response. Similar results were observed in colony formation assays where ≥ 24 h of exposure was required to effectively reduce colony formation. Induction of acetyl-H3, acetyl-H4 and p21 by vorinostat were transient and rapidly reversed within 12 h of drug removal. In contrast, panobinostat-induced acetyl-H3, acetyl-H4, and p21 persisted for 48 h after an initial 3 h exposure. Treatment of HCT116 xenografts with panobinostat induced significant increases in acetyl-H3 and downregulation of thymidylate synthase after treatment. Although HDACIs exert both potent growth inhibition and cytotoxic effects when CRC cells were exposed to drug for ≥ 24 h, these cells demonstrate an inherent ability to survive HDACI concentrations and exposure times that exceed those clinically achievable. Continued efforts to develop novel HDACIs with improved pharmacokinetics/phamacodynamics, enhanced intratumoral delivery and class/isoform-specificity are needed to improve the therapeutic potential of HDACIs and HDACI-based combination regimens in solid tumors.

Modulation de l'expression de Sirt-1 induite par l'endothéline-1 dans les cellules musculaires lisses vasculaires

Au cours des maladies cardiovasculaires (MCV), il peut se produire divers problèmes de santé, telle que l’insuffisance cardiaque ou encore l’HTA. Ces phénomènes se caractérisent, entre autres, par une augmentation de synthèse d’endotheline-1 (ET-1), un neuropeptide synthétisé par les cellules endothéliales ayant un effet vasoconstricteur sur les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Ainsi, la surexpression de ce vasopeptide, mène à terme, au maintien de l’HTA aggravée des sujets, précédée ou concomitante à l’athérosclérose ou à la resténose, cliniquement illustrées par une prolifération et une migration anormale des CMLV de la media vers l’intima des vaisseaux sanguins. Parallèlement, il a été observé que la protéine sirtuine-1 (Sirt-1), membre de la famille des protéines histones déacétylases (HDAC), présente des propriétés anti-athérosclérotiques par sa capacité d’atténuer la prolifération et la migration des CMLV. Des travaux récents ont aussi montré qu’au cours de l’HTA la protéine Sirt-1 est faiblement exprimée dans les CMLV. Son implication dans le développement des pathologies vasculaires semble apparente, mais des études demeurent nécessaires pour décrire son rôle exact dans la pathogenèse des MCV. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’observer la variation d’expression de Sirt-1 dans les CMLV, isolées de l’aorte ascendante de rat, en réponse à l’ET-1. On a remarqué qu’une heure de stimulation des CMLV avec l’ET-1 induit une diminution de l’expression de Sirt-1 via l’activation des récepteurs ETA. Ces résultats suggèrent que la capacité d’ET-1 à atténuer l’expression de Sirt-1 serait un éventuel mécanisme d’action avec des effets favorisant les MCV.

Quantitative proteomics methods for the analysis of histone post-translational modifications

Les histones sont des protéines nucléaires hautement conservées chez les cellules des eucaryotes. Elles permettent d’organiser et de compacter l’ADN sous la forme de nucléosomes, ceux-ci representant les sous unités de base de la chromatine. Les histones peuvent être modifiées par de nombreuses modifications post-traductionnelles (PTMs) telles que l’acétylation, la méthylation et la phosphorylation. Ces modifications jouent un rôle essentiel dans la réplication de l’ADN, la transcription et l’assemblage de la chromatine. L’abondance de ces modifications peut varier de facon significative lors du developpement des maladies incluant plusieurs types de cancer. Par exemple, la perte totale de la triméthylation sur H4K20 ainsi que l’acétylation sur H4K16 sont des marqueurs tumoraux spécifiques a certains types de cancer chez l’humain. Par conséquent, l’étude de ces modifications et des événements determinant la dynamique des leurs changements d’abondance sont des atouts importants pour mieux comprendre les fonctions cellulaires et moléculaires lors du développement de la maladie. De manière générale, les modifications des histones sont étudiées par des approches biochimiques telles que les immuno-buvardage de type Western ou les méthodes d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP). Cependant, ces approches présentent plusieurs inconvénients telles que le manque de spécificité ou la disponibilité des anticorps, leur coût ou encore la difficulté de les produire et de les valider. Au cours des dernières décennies, la spectrométrie de masse (MS) s’est avérée être une méthode performante pour la caractérisation et la quantification des modifications d’histones. La MS offre de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles. Entre autre, elle permet d’effectuer des analyses reproductibles, spécifiques et facilite l’etude d’un large spectre de PTMs en une seule analyse. Dans cette thèse, nous présenterons le développement et l’application de nouveaux outils analytiques pour l’identification et à la quantification des PTMs modifiant les histones. Dans un premier temps, une méthode a été développée pour mesurer les changements d’acétylation spécifiques à certains sites des histones. Cette méthode combine l’analyse des histones intactes et les méthodes de séquençage peptidique afin de déterminer les changements d’acétylation suite à la réaction in vitro par l’histone acétyltransférase (HAT) de levure Rtt109 en présence de ses chaperonnes (Asf1 ou Vps75). Dans un second temps, nous avons développé une méthode d’analyse des peptides isomériques des histones. Cette méthode combine la LC-MS/MS à haute résolution et un nouvel outil informatique appelé Iso-PeptidAce qui permet de déconvoluer les spectres mixtes de peptides isomériques. Nous avons évalué Iso-PeptidAce avec un mélange de peptides synthétiques isomériques. Nous avons également validé les performances de cette approche avec des histones isolées de cellules humaines érythroleucémiques (K562) traitées avec des inhibiteurs d’histones désacétylases (HDACi) utilisés en clinique, et des histones de Saccharomyces cerevisiae liées au facteur d’assemblage de la chromatine (CAF-1) purifiées par chromatographie d’affinité. Enfin, en utilisant la méthode présentée précédemment, nous avons fait une analyse approfondie de la spécificité de plusieurs HATs et HDACs chez Schizosaccharomyces pombe. Nous avons donc déterminé les niveaux d’acétylation d’histones purifiées à partir de cellules contrôles ou de souches mutantes auxquelles il manque une HAT ou HDAC. Notre analyse nous a permis de valider plusieurs cibles connues des HATs et HDACs et d’en identifier de nouvelles. Nos données ont également permis de définir le rôle des différentes HATs et HDACs dans le maintien de l’équilibre d’acétylation des histones. Dans l’ensemble, nous anticipons que les méthodes décrites dans cette thèse permettront de résoudre certains défis rencontrés dans l’étude de la chromatine. De plus, ces données apportent de nouvelles connaissances pour l’élaboration d’études génétiques et biochimiques utilisant S. pombe.

Nuclear accumulation of myocyte muscle LIM protein is regulated by heme oxygenase 1 and correlates with cardiac function in the transition to failure

Impaired mechanosensing leads to heart failure and we have previously shown that a decreased ratio of cytoplasmic to nuclear CSRP3/Muscle LIM protein (MLP ratio) is associated with a loss of mechanosensitivity. Here we tested whether passive or active stress/strain was important in modulating the MLP ratio and determined whether this correlated with heart function during the transition to failure. We exposed cultured neonatal rat myocytes to 10% cyclic mechanical stretch at 1 Hz, or electrically paced myocytes at 6.8 V (1 Hz) for 48 h. The MLP ratio decreased 50% (P < 0.05, n = 4) only in response to electrical pacing, suggesting impaired mechanosensitivity. Inhibition of contractility with 10 μM blebbistatin resulted in a ∼3 fold increase in the MLP ratio (n = 8, P < 0.05), indicating that myocyte contractility regulates nuclear MLP. Inhibition of histone deacetylase (HDAC) signaling with trichostatin A increased nuclear MLP following passive stretch, suggesting that HDACs block MLP nuclear accumulation. Inhibition of heme-oxygenase1 (HO-1) activity with PPZII blocked MLP nuclear accumulation. To examine how mechanosensitivity changes during the transition to heart failure, we studied a guinea pig model of angiotensin II infusion (400 ng/kg/min) over 12 weeks. Using subcellular fractionation we showed that the MLP ratio increased 88% (n = 4, P < 0.01) during compensated hypertrophy, but decreased significantly during heart failure (P < 0.001, n = 4). The MLP ratio correlated significantly with the E/A ratio (r = 0.71, P < 0.01 n = 12), a clinical measure of diastolic function. These data indicate for the first time that myocyte mechanosensitivity as indicated by the MLP ratio is regulated primarily by myocyte contractility via HO-1 and HDAC signaling.

Short-chain fatty acids increase expression and secretion of stromal cell-derived factor-1 in mouse and human pre-adipocytes

Objective: Stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) is expressed in pre-adipocytes but its role is unknown. We investigated butyrate (a histone deacetylase inhibitor - HDACi) and other short-chain fatty acids (SCFA) in the regulation of SDF-1. We further investigated whether effects of SCFA were signalled through G protein-coupled receptors FFA2 and FFA3. Design and Results: SDF-1 mRNA expression and protein secretion were studied in 3T3-L1 cells and human pre-adipocytes. SDF-1 was abundant, with mRNA and protein levels increased by butyrate. This was replicated with acetate and propionate, but not with trichostatin or valproate. Trichostatin inhibited SDF-1 secretion. Pertussis toxin blocked stimulation by butyrate. The order of potency of SCFA in stimulating SDF-1 (C3 > C4 > C2) is consistent with action through FFA3. Silencing the FFA3 gene abolished butyrate-stimulated SDF-1 expression and secretion. FFA3 was expressed in both pre-adipocytes and adipocytes, while FFA2 was expressed in adipocytes only. SDF-1 expression was low in murine macrophage J774.2 cells, while the SDF-1 receptor CXCR4 was absent from 3T3-L1 cells but abundant in J774.2 macrophages. In human pre-adipocytes, FFA3 was also expressed and SCFA increased SDF-1 secretion. Conclusions: SDF-1 and CXCR4 may mediate the interaction between adipose stromal cells and macrophages. Effects of SCFA are mediated through FFA3, but not histone deacetylase inhibition.

Funktionelle Analyse der onkologisch relevanten Protease Threonin-Aspartase 1

Krebs stellt eine der häufigsten Todesursachen in Europa dar. Grundlage für eine langfristige Verbesserung des Behandlungserfolgs ist ein molekulares Verständnis der Mechanismen, welche zur Krankheitsentstehung beitragen. In diesem Zusammenhang spielen Proteasen nicht nur eine wichtige Rolle, sondern stellen auch bei vielerlei Erkrankungen bereits anerkannte Zielstrukturen derzeitiger Behandlungsstrategien dar. Die Protease Threonin Aspartase 1 (Taspase1) spielt eine entscheidende Rolle bei der Aktivierung von Mixed Lineage Leukemia (MLL)-Fusionsproteinen und somit bei der Entstehung aggressiver Leukämien. Aktuelle Arbeiten unterstreichen zudem die onkologische Relevanz von Taspase1 auch für solide Tumore. Die Kenntnisse über die molekularen Mechanismen und Signalnetzwerke, welche für die (patho)biologischen Funktionen von Taspase1 verantwortlich sind, stellen sich allerdings noch immer als bruchstückhaft dar. Um diese bestehenden Wissenslücken zu schließen, sollten im Rahmen der Arbeit neue Strategien zur Inhibition von Taspase1 erarbeitet und bewertet werden. Zusätzlich sollten neue Einsichten in evolutionären Funktionsmechanismen sowie eine weitergehende Feinregulation von Taspase1 erlangt werden. Zum einen erlaubte die Etablierung und Anwendung eines zellbasierten Taspase1-Testsystem, chemische Verbindungen auf deren inhibitorische Aktivität zu testen. Überraschenderweise belegten solch zelluläre Analysen in Kombination mit in silico-Modellierungen eindeutig, dass ein in der Literatur postulierter Inhibitor in lebenden Tumorzellen keine spezifische Wirksamkeit gegenüber Taspase1 zeigte. Als mögliche Alternative wurden darüber hinaus Ansätze zur genetischen Inhibition evaluiert. Obwohl publizierte Studien Taspase1 als ααββ-Heterodimer beschreiben, konnte durch Überexpression katalytisch inaktiver Mutanten kein trans-dominant negativer Effekt und damit auch keine Inhibition des wildtypischen Enzyms beobachtet werden. Weiterführende zellbiologische und biochemische Analysen belegten erstmalig, dass Taspase1 in lebenden Zellen in der Tat hauptsächlich als Monomer und nicht als Dimer vorliegt. Die Identifizierung evolutionär konservierter bzw. divergenter Funktionsmechanismen lieferte bereits in der Vergangenheit wichtige Hinweise zur Inhibition verschiedenster krebsrelevanter Proteine. Da in Drosophila melanogaster die Existenz und funktionelle Konservierung eines Taspase1-Homologs postuliert wurde, wurde in einem weiteren Teil der vorliegenden Arbeit die evolutionäre Entwicklung der Drosophila Taspase1 (dTaspase1) untersucht. Obwohl Taspase1 als eine evolutionär stark konservierte Protease gilt, konnten wichtige Unterschiede zwischen beiden Orthologen festgestellt werden. Neben einem konservierten autokatalytischen Aktivierungsmechanismus besitzt dTaspase1 verglichen mit dem humanen Enzym eine flexiblere Substraterkennungs-sequenz, was zu einer Vergrößerung des Drosophila-spezifischen Degradoms führt. Diese Ergebnisse zeigen des Weiteren, dass zur Definition und Vorhersage des Degradoms nicht nur proteomische sondern auch zellbiologische und bioinformatische Untersuchungen geeignet und notwendig sind. Interessanterweise ist die differentielle Regulation der dTaspase1-Aktivität zudem auf eine veränderte intrazelluläre Lokalisation zurückzuführen. Das Fehlen von in Vertebraten hochkonservierten aktiven Kernimport- und nukleolären Lokalisationssignalen erklärt, weshalb dTaspase1 weniger effizient nukleäre Substrate prozessiert. Somit scheint die für die humane Taspase1 beschriebene Regulation von Lokalisation und Aktivität über eine Importin-α/NPM1-Achse erst im Laufe der Entwicklung der Vertebraten entstanden zu sein. Es konnte also ein bislang unbekanntes evolutionäres Prinzip identifiziert werden, über welches eine Protease einen Transport- bzw. Lokalisations-basierten Mechanismus zur Feinregulation ihrer Aktivität „von der Fliege zum Menschen“ nutzt. Eine weitere Möglichkeit zur dynamischen Funktionsmodulation bieten post-translationale Modifikationen (PTMs) der Proteinsequenz, zu welcher Phosphorylierung und Acetylierung zählen. Interessanterweise konnte für die humane Taspase1 über den Einsatz unabhängiger Methoden einschließlich massenspektrometrischer Analysen eine Acetylierung durch verschiedene Histon-Acetyltransferasen (HATs) nachgewiesen werden. Diese Modifikation erfolgt reversibel, wobei vor allem die Histon-Deacetylase HDAC1 durch Interaktion mit Taspase1 die Deacetylierung der Protease katalysiert. Während Taspase1 in ihrer aktiven Konformation acetyliert vorliegt, kommt es nach Deacetylierung zu einer Reduktion ihrer enzymatischen Aktivität. Somit scheint die Modulation der Taspase1-Aktivität nicht allein über intra-proteolytische Autoaktivierung, Transport- und Interaktionsmechanismen, sondern zudem durch post-translationale Modifikationen gesteuert zu werden. Zusammenfassend konnten im Rahmen dieser Arbeit entscheidende neue Einblicke in die (patho)biologische Funktion und Feinregulation der Taspase1 gewonnen werden. Diese Ergebnisse stellen nicht nur einen wichtigen Schritt in Richtung eines verbesserten Verständnis der „Taspase1-Biologie“, sondern auch zur erfolgreichen Inhibition und Bewertung der krebsrelevanten Funktion dieser Protease dar.

Regulation von "Silent mating type information regulation 2 homolog Type" 1 (SIRT1) durch die nach DNA-Schaden induzierte Kinase "Homeodomain-interaction kinase" (HIPK2)

"Silent mating type information regulation 2 Type" 1 (SIRT1), das humane Homolog der NAD+-abhängigen Histondeacetylase Sir2 aus Hefe, besitzt Schlüsselfunktionen in der Regulation des Metabolismus, der Zellalterung und Apoptose. Letztere wird vor allem durch die Deacetylierung von p53 an Lys382 und der dadurch verringerten Transkription proapoptotischer Zielgene vermittelt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die SIRT1 Regulation im Zusammenhang mit der DNA-Schadensantwort untersucht.rnIn der Apoptoseregulation übernimmt die Serin/Threonin-Kinase "Homeodomain interacting protein kinase" 2 (HIPK2) eine zentrale Rolle und daher wurde die SIRT1 Modifikation und Regulation durch HIPK2 betrachtet. Durch Phosphorylierung des Tumorsuppressorproteins p53 an Ser46 aktiviert HIPK2 das Zielprotein und induziert die Transkription proapoptotischer Zielgene von p53. Es wurde beschrieben, dass HIPK2 nach DNA-Schädigung über einen bisher unbekannten Mechnismus die Acetylierung von p53 potenzieren kann.rnIn der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass SIRT1 von HIPK2 in vitro und in Zellen an Serin 27 und 682 phosphoryliert wird. Weiterhin ist die Interaktion von SIRT1 mit HIPK2 sowie die SIRT1 Phosphorylierung an Serin 682 durch DNA-schädigende Adriamycinbehandlung erhöht. Es gibt Hinweise, dass HIPK2 die Expression von SIRT1 reguliert, da HIPK2 RNA-Interferenz zur Erniedrigung der SIRT1 Protein- und mRNA-Mengen führt.rnEin weiterer interessanter Aspekt liegt in der Beobachtung, dass Ko-Expression von PML-IV, welches SIRT1 sowie HIPK2 in PML-Kernkörper rekrutiert, die SIRT1 Phosphorylierung an Serin 682 verstärkt. Phosphorylierung von SIRT1 an Serin 682 interferiert wiederum mit der SUMO-1 Modifikation, welche für die Lokalisation in PML-Kernkörpen wichtig ist.rnBemerkenswerterweise reduziert die DNA-schadendsinduzierte SIRT1 Phosphorylierung die Bindung des SIRT1 Ko-Aktivators AROS, beeinflusst aber nicht diejenige des Inhibitors DBC1. Dies führt zur Reduktion der enzymatischen Aktivität von SIRT1 und der darausfolgenden weniger effizienten Deacetylierung des Zielproteins p53.rnDurch die von mir in der vorliegenden Promotionsarbeit erzielten Ergebnisse konnte ein neuer molekularer Mechanismus entschlüsselt werden, welcher die durch HIPK2 modulierte Acetylierung von p53 und die daran anschließende Induktion der Apoptose beschreibt.rnHIPK2-vermittelte SIRT1 Phosphorylierung resultiert in einer verminderten Deacetylasefunktion von SIRT1 und führt so zu einer verstärkten acetylierungsinduzierten Expression proapoptotischer p53 Zielgene.

Identification of a SIRT1 mutation in a family with type 1 diabetes.

Type 1 diabetes is caused by autoimmune-mediated β cell destruction leading to insulin deficiency. The histone deacetylase SIRT1 plays an essential role in modulating several age-related diseases. Here we describe a family carrying a mutation in the SIRT1 gene, in which all five affected members developed an autoimmune disorder: four developed type 1 diabetes, and one developed ulcerative colitis. Initially, a 26-year-old man was diagnosed with the typical features of type 1 diabetes, including lean body mass, autoantibodies, T cell reactivity to β cell antigens, and a rapid dependence on insulin. Direct and exome sequencing identified the presence of a T-to-C exchange in exon 1 of SIRT1, corresponding to a leucine-to-proline mutation at residue 107. Expression of SIRT1-L107P in insulin-producing cells resulted in overproduction of nitric oxide, cytokines, and chemokines. These observations identify a role for SIRT1 in human autoimmunity and unveil a monogenic form of type 1 diabetes.

Recruitment of SMRT/N-CoR-mSin3A-HDAC-repressing complexes is not a general mechanism for BTB/POZ transcriptional repressors: The case of HIC-1 and γFBP-B

Hypermethylated in cancer (HIC-1), a new candidate tumor suppressor gene located in 17p13.3, encodes a protein with five C2H2 zinc fingers and an N-terminal broad complex, tramtrack, and bric à brac/poxviruses and zinc-finger (BTB/POZ) domain found in actin binding proteins or transcriptional regulators involved in chromatin modeling. In the human B cell lymphoma (BCL-6) and promyelocityc leukemia (PLZF) oncoproteins, this domain mediates transcriptional repression through its ability to recruit a silencing mediator of retinoid and thyroid hormone receptor (SMRT)/nuclear receptor corepressor (N-CoR)-mSin3A-histone deacetylase (HDAC) complex, a mechanism shared with numerous transcription factors. HIC-1 appears unique because it contains a 13-aa insertion acquired late in evolution, because it is not found in its avian homologue, γF1-binding protein isoform B (γFBP-B), a transcriptional repressor of the γF-crystallin gene. This insertion, located in a conserved region involved in the dimerization and scaffolding of the BTB/POZ domain, mainly affects slightly the ability of the HIC-1 and γFBP-B BTB/POZ domains to homo- and heterodimerize in vivo, as shown by mammalian two-hybrid experiments. Both the HIC-1 and γFBP-B BTB/POZ domains behave as autonomous transcriptional repression domains. However, in striking contrast with BCL-6 and PLZF, both HIC-1 and γFBP-B similarly fail to interact with members of the HDAC complexes (SMRT/N-CoR, mSin3A or HDAC-1) in vivo and in vitro. In addition, a general and specific inhibitor of HDACs, trichostatin A, did not alleviate the HIC-1- and γFBP-B-mediated transcriptional repression, as previously shown for BCL-6. Taken together, our studies show that the recruitment onto target promoters of an HDAC complex is not a general property of transcriptional repressors containing a conserved BTB/POZ domain.

The Role of PME-1 in Cancer: Therapeutic Implication

Protein phosphatase 2A (PP2A) plays a major role in maintaining cellular signaling homeostasis in human cells by reversibly affecting the phosphorylation of a variety of proteins. Protein phosphatase methylesterase-1 (PME-1) negatively regulates PP2A activity by reversible demethylation and active site binding. Thus far, it is known that overexpression of PME-1 in human gliomas contributes to ERK pathway signaling, cell proliferation, and malignant progression. Whether PME-1-mediated PP2A inhibition promotes therapy resistance in gliomas is unknown. Specific PP2A targets regulated by PME-1 in cancers also remain elusive. Additionally, whether oncogenic function of PME-1 can be generalized to various human cancers needs to be investigated. This study demonstrated that PME-1 expression promotes kinase inhibitor resistance in glioblastoma (GBM). PME-1 silencing sensitized GBM cells to a group of clinically used indolocarbazole multikinase inhibitors (MKIs). To facilitate the quantitative evaluation of MKIs by cancer-cell specific colony formation assay, Image-J software-plugin ‘ColonyArea’ was developed. PME-1-silencing was found to reactivate specific PP2A complexes and affect PP2A-target histone deacetylase HDAC4 activity. The HDAC4 inhibition induced synthetic lethality with MKIs similar to PME-1 depletion. However, synthetic lethality by both approaches required co-expression of a pro-apoptotic protein BAD. In gliomas, PME-1 and HDAC4 expression was associated with malignant progression. Using tumor PME-1, HDAC4 and BAD expression based stratification signatures this study defined patient subgroups that are likely to respond to MKI alone or in combination with HDAC4 inhibitor therapies. In contrast to the oncogenic role of PME-1 in certain cancer types, this study established that colorectal cancer (CRC) patients with high tumor PME-1 expression display favorable prognosis. Interestingly, PME-1 regulated survival signaling did not operate in CRC cells. Summarily, this study potentiates the candidacy of PME-1 as a therapy target in gliomas, but argues against generalization of these findings to other cancers, especially CRC.

The expression of HAT and HDAC enzymes in asthma airways

Asthma is chronic inflammatory disease of the lower airways that is both, genetically inherited and environmentally influenced. This project investigated how molecular mechanisms known to be influenced both genetically and environmentally, contribute to the onset of asthma.