@phdthesis{Vogel2011,
  author    = {Vogel, Benjamin},
  title     = {Organisation von Chromatin durch HMGA1 Proteine},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65295},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {HMGA1 Proteine sind kleine, basische, Nicht-Histon Proteine, die in L{\"o}sung keine Struktur aufweisen, durch drei AT-Haken, als DNA-Bindungsmotive, gekennzeichnet sind und pr{\"a}ferentiell an die kleine Furche der DNA binden. Als differenziell exprimierte Architekturelemente des Chromatins erf{\"u}llen sie wichtige Funktionen bei der Regulation DNA abh{\"a}ngiger Prozesse in Zellen und w{\"a}hrend Entwicklungsprozessen. Aberrante Expressionen f{\"u}hren zu Entwicklungsdefekten und Krebs. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von HMGA1 Proteinen auf die Organisation des Chromatins untersucht. Als Modell diente dabei zun{\"a}chst die Differenzierung von C2C12 Muskelvorl{\"a}uferzellen. Wie in einer fr{\"u}heren Arbeit gezeigt wurde, ist die Herunterregulation von HMGA1a essentiell f{\"u}r den Eintritt von C2C12 Zellen in die Myogenese. Eine konstante {\"U}berexpression von HMGA1a-eGFP hingegen verhindert die Muskeldifferenzierung durch Beeinflussung der Expression myogenesespezifischer Gene und Etablierung einer stabilen Chromatinstruktur. Wie in der vorliegenden Arbeit herausgefunden wurde, nimmt die differenzielle HMGA1a Expression nicht nur Einfluss auf die Expression muskelspezifischer Gene, sondern auch auf die globale Zusammensetzung des Chromatins durch eine reduzierte Expression von H1 Histonen und einer aberranten Expression von HMGB1, HMGN1 und HP1 Proteinen. HMGA1a wurde zusammen mit ORC Proteinen eine Funktion bei der Definition von Replikationsurspr{\"u}ngen in eukaryotischen Zellen zugesprochen. ORC Proteine wurden auch als Komponenten des Heterochromatins und als Interaktionspartner von HP1α identifiziert. Hier konnte mit Hilfe von Co-Immunpr{\"a}zipitationen, Pull-down Assays und Verdr{\"a}ngungsexperimenten gezeigt werden, dass HMGA1 ein weiterer, direkter Interaktionspartner von ORC Proteinen im Heterochromatin ist und zusammen mit HP1α kooperiert. Pull-down-, Verdr{\"a}ngungs- und siRNA-Experimente zeigten zudem, dass HMGA1 zwar nicht direkt mit HP1α interagiert, die Kooperation der Proteine {\"u}ber ORC aber dennoch wichtig f{\"u}r die Aufrechterhaltung der Heterochromatinsstruktur ist. Damit erweisen sich HMGA1 Proteine als wichtige Stabilisierungsfaktoren des Heterochromatins. Bislang ging man davon aus, dass HMGA1 Molek{\"u}le linear, also eindimensional, an ein DNA Molek{\"u}l binden. Das Vorhandensein von drei DNA-Bindungsmotiven und die eher struktur- als sequenzabh{\"a}ngige Bindung an die DNA lassen vermuten, dass HMGA1 Proteine auch gleichzeitig an benachbarte DNA-Str{\"a}nge, also auch dreidimensional, binden k{\"o}nnten. Bekr{\"a}ftigt wurde diese Vermutung durch die Bildung von Chromatinaggregaten in Zellen die HMGA1a-eGFP {\"u}berexprimierten. Dies wurde mittels konfokaler und hochaufl{\"o}sender Mikroskopie (dSTORM) analysiert. Um das Potential einer DNA-Quervernetzung durch HMGA1 Proteine nachzuweisen, wurde eine neue Methode entwickelt. Mit Hilfe eines neuartigen DNA Cross-linking Assays wurde nachgewiesen, dass HMGA1 Proteine in der Lage sind, zwei individuelle DNA Str{\"a}nge zu vernetzen. Zudem wurde eine neue Dom{\"a}ne in HMGA1 entdeckt die maßgeblich zum Cross-linking beitr{\"a}gt. Elektronenmikroskopische Analysen best{\"a}tigten, dass HMGA1 Proteine in der Lage sind Kreuzungen und Schleifen in DNA Molek{\"u}len zu erzeugen. Diese Ergebnisse unterst{\"u}tzen die Vermutung, dass HMGA1 Proteine im Zellkern ein DNA Ger{\"u}st bilden k{\"o}nnen, das Einfluss auf die zelltypische Chromatinorganisation nimmt und dadurch DNA abh{\"a}ngige Prozesse beeinflusst. In wie weit eine HMGA1 induzierte DNA Quervernetzung in vivo zum Beispiel in Chromozentren von C2C12 Zellen oder in Krebszellen, in denen HMGA1 Proteine stark {\"u}berexprimiert sind, eine Rolle spielen, m{\"u}ssen k{\"u}nftige Untersuchungen zeigen. In dieser Arbeit konnte also gezeigt werden, dass HMGA1 Proteine die Chromatinstruktur auf drei Ebenen organisieren k{\"o}nnen: Durch Beeinflussung der Chromatinzusammensetzung durch Ver{\"a}nderung der Expression von Chromatinproteinen, durch Interaktion mit anderen Architekturelementen des Chromatins und durch Organisation eines potentiellen DNA Ger{\"u}sts.},
  subject      = {Chromatin},
  language  = {de}
}