TY - JOUR A1 - Wheeler, Nicole E. A1 - Barquist, Lars A1 - Kingsley, Robert A. A1 - Gardner, Paul P. T1 - A profile-based method for identifying functional divergence of orthologous genes in bacterial genomes JF - Bioinformatics N2 - Motivation: Next generation sequencing technologies have provided us with a wealth of information on genetic variation, but predi cting the functional significance of this variation is a difficult task. While many comparative genomics studies have focused on gene flux and large scale changes, relatively little attention has been paid to quantifying the effects of single nucleotide polymorphisms and indels on protein function, particularly in bacterial genomics. Results: We present a hidden Markov model based approach we call delta-bitscore (DBS) for identifying orthologous proteins that have diverged at the amino acid sequence level in a way that is likely to impact biological function. We benchmark this approach with several widely used datasets and apply it to a proof-of-concept study of orthologous proteomes in an investigation of host adaptation in Salmonella enterica. We highlight the value of the method in identifying functional divergence of genes, and suggest that this tool may be a better approach than the commonly used dN/dS metric for identifying functionally significant genetic changes occurring in recently diverged organisms. KW - Host adaptation KW - Salmonella-enteritidis KW - Sequence identity KW - Rapid evolution KW - Variants KW - Cystic-fibriosis KW - Strains KW - Pathogenicity KW - Typhimurium KW - Yersinia Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-186502 VL - 32 IS - 23 ER - TY - JOUR A1 - Carsten A., Böger A1 - Gorski, Mathias A1 - Li, Man A1 - Hoffmann, Michael M. A1 - Huang, Chunmei A1 - Yang, Qiong A1 - Teumer, Alexander A1 - Krane, Vera A1 - O'Seaghdha, Conall M. A1 - Kutalik, Zoltán A1 - Wichmann, H.-Erich A1 - Haak, Thomas A1 - Boes, Eva A1 - Coassin, Stefan A1 - Coresh, Josef A1 - Kollerits, Barbara A1 - Haun, Margot A1 - Paulweber, Bernhard A1 - Köttgen, Anna A1 - Li, Guo A1 - Shlipak, Michael G. A1 - Powe, Neil A1 - Hwang, Shih-Jen A1 - Dehghan, Abbas A1 - Rivadeneira, Fernando A1 - Uitterlinden, André A1 - Hofman, Albert A1 - Beckmann, Jacques S. A1 - Krämer, Bernhard K. A1 - Witteman, Jacqueline A1 - Bochud, Murielle A1 - Siscovick, David A1 - Rettig, Rainer A1 - Kronenberg, Florian A1 - Wanner, Christoph A1 - Thadhani, Ravi I. A1 - Heid, Iris M. A1 - Fox, Caroline S. A1 - Kao, W.H. T1 - Association of eGFR-Related Loci Identified by GWAS with Incident CKD and ESRD JF - PLoS Genetics N2 - Family studies suggest a genetic component to the etiology of chronic kidney disease (CKD) and end stage renal disease (ESRD). Previously, we identified 16 loci for eGFR in genome-wide association studies, but the associations of these single nucleotide polymorphisms (SNPs) for incident CKD or ESRD are unknown. We thus investigated the association of these loci with incident CKD in 26,308 individuals of European ancestry free of CKD at baseline drawn from eight population-based cohorts followed for a median of 7.2 years (including 2,122 incident CKD cases defined as eGFR < 60ml/min/1.73m(2) at follow-up) and with ESRD in four case-control studies in subjects of European ancestry (3,775 cases, 4,577 controls). SNPs at 11 of the 16 loci (UMOD, PRKAG2, ANXA9, DAB2, SHROOM3, DACH1, STC1, SLC34A1, ALMS1/NAT8, UBE2Q2, and GCKR) were associated with incident CKD; p-values ranged from p = 4.1e-9 in UMOD to p = 0.03 in GCKR. After adjusting for baseline eGFR, six of these loci remained significantly associated with incident CKD (UMOD, PRKAG2, ANXA9, DAB2, DACH1, and STC1). SNPs in UMOD (OR = 0.92, p = 0.04) and GCKR (OR = 0.93, p = 0.03) were nominally associated with ESRD. In summary, the majority of eGFR-related loci are either associated or show a strong trend towards association with incident CKD, but have modest associations with ESRD in individuals of European descent. Additional work is required to characterize the association of genetic determinants of CKD and ESRD at different stages of disease progression. KW - Chronic Kidney-disease KW - Stage renal-disease KW - Glomerular-filtration-rate KW - Diabetic-nephropathy KW - General-population KW - African-americans KW - Risk KW - Progression KW - Mortality KW - Variants Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-133758 VL - 7 IS - 9 ER - TY - THES A1 - Vellmer, Tim T1 - New insights into the histone variant H2A.Z incorporation pathway in \(Trypanosoma\) \(brucei\) T1 - Neue Erkenntnisse zum Einbau der Histonvariante H2A.Z in \(Trypanosoma\) \(brucei\) N2 - The histone variant H2A.Z is a key player in transcription regulation in eukaryotes. Histone acetylations by the NuA4/TIP60 complex are required to enable proper incorporation of the histone variant and to promote the recruitment of other complexes and proteins required for transcription initiation. The second key player in H2A.Z-mediated transcription is the chromatin remodelling complex SWR1, which replaces the canonical histone H2A with its variant. By the time this project started little was known about H2A.Z in the unicellular parasite Trypanosoma brucei. Like in other eukaryotes H2A.Z was exclusively found in the transcription start sites of the polycistronic transcription units where it keeps the chromatin in an open conformation to enable RNA-polymerase II-mediated transcription. Previous studies showed the variant colocalizing with an acetylation of lysine on histone H4 and a methylation of lysine 4 on histone H3. Data indicated that HAT2 is linked to H2A.Z since it is required for acetylation of lyinse 10 on histone H4. A SWR1-like complex and a complex homologous to the NuA4/TIP60 could not be identified yet. This study aimed at identifying a SWR1-like remodelling complex in T. brucei and at identifying a protein complex orthologous to NuA4/TIP60 as well as at answering the question whether HAT2 is part of this complex or not. To this end, I performed multiple mass spectrometry-coupled co-Immunoprecipitation assays with potential subunits of a SWR1 complex, HAT2 and a putative homolog of a NuA4/TIP60 subunit. In the course of these experiments, I was able to identify the TbSWR1 complex. Subsequent cell fractionation and chromatin immunoprecipitation-coupled sequencing analysis experiments confirmed, that this complex is responsible for the incorporation of the histone variant H2A.Z in T. brucei. In addition to this chromatin remodelling complex, I was also able to identify two histone acetyltransferase complexes assembled around HAT1 and HAT2. In the course of my study data were published by the research group of Nicolai Siegel that identified the histone acetyltransferase HAT2 as being responsible for histone H4 acetylation, in preparation to promote H2A.Z incorporation. The data also indicated that HAT1 is responsible for acetylation of H2A.Z. According to the literature, this acetylation is required for proper transcription initiation. Experimental data generated in this study indicated, that H2A.Z and therefore TbSWR1 is involved in the DNA double strand break response of T. brucei. The identification of the specific complex composition of all three complexes provided some hints about how they could interact with each other in the course of transcription regulation and the DNA double strand break response. A proximity labelling approach performed with one of the subunits of the TbSWR1 complex identified multiple transcription factors, PTM writers and proteins potentially involved in chromatin maintenance. Overall, this work will provide some interesting insights about the composition of the complexes involved in H2A.Z incorporation in T. brucei. Furthermore, it is providing valuable information to set up experiments that could shed some light on RNA-polymerase II-mediated transcription and chromatin remodelling in T. brucei in particular and Kinetoplastids in general. N2 - Die Histonvariante H2A.Z ist ein Schlüsselelement bei der Transkriptionsregulation in Eukaryoten. Histonacetylierungen die vom NuA4/Tip60 Komplex prozessiert werden, sind für den korrekten Einbau der Variante unerlässlich. Darüber hinaus erlauben diese posttranslationellen Modifikationen die Rekrutierung weiterer Proteine und Komplexe die für die Transkription notwendig sind. Ein weiteres Schlüsselelement der mittels H2A.Z regulierten Transkription ist der Komplex zur Umstrukturierung des Chromatins SWR1, welcher das kanonische Histon H2A gegen seine Variante austauscht. Zu Beginn dieses Projektes war der Wissenstand bezüglich der Histonvariante H2A.Z in dem einzelligen Parasiten Trypanosoma brucei limitiert. Wie in anderen eukaryotischen Organismen wurde die Variante ausschließlich an den Startpunkten der polyzistronischen Transkriptionseinheiten gefunden, an denen es für die Öffnung des Chromatins verantwortlich ist und so die Transkription mittels RNAPolymerase II ermöglicht. Vorangegangene Studien konnten zeigen, dass die Variante mit einer Acetylierung des Lysins 10 im Histon H4 und einer Methylierung des Lysins 4 im Histon H3 co-lokalisiert. Einige Daten lieferten den Hinwies, dass die Histon-Acetyltransferase HAT2 mit H2A.Z in Zusammenhang steht, da diese die Acetylierung des Lysins 10 im Hinston H4 prozessiert. Komplexe die in ihrer Funktion dem SWR1 oder dem NuA4/TIP60 Komplex entsprechen, konnten bisher noch nicht gefunden werden. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab Komplexe zu identifizieren, die in ihrer Funktion dem SWR1 sowie dem NuA4/TIP60 Komplex entsprechen. Zudem soll die Frage geklärt werden ob HAT2 Teil eines möglichen NuA4/TIP60 Komplexes ist. In diesem Zusammenhang habe ich mehrere Massenspektrometrie gekoppelte Co-Immunopräzipitationen mit potenziellen Untereinheiten eines SWR1 Komplexes sowie HAT2 und einem Protein welches otholog zu einer NuA4/TIP60 Untereinheit ist, durchgeführt. Im Verlauf dieser Experimente konnte der SWR1 Komplex in T. brucei (TbSWR1) identifiziert werden. Anschließende Zellfraktionierungen sowie Chromatin Immunopräzipitationen gekoppelte Sequenzanalysen konnten bestätigen, dass der identifizierte Komplex für den Einbau der Histonvariante H2A.Z zuständig ist. Darüber hinaus konnten neben diesem Komplex noch zwei weitere Komplexe identifiziert werden, die jeweils die Histonacetyltransferasen HAT1 und HAT2 als Kernkomponenten enthalten. Im Verlauf meiner Arbeit wurden von der Arbeitsgruppe von Nicolai Siegel Daten publiziert die zeigten, dass die Histonacetyltransferase HAT2, in Vorbereitung auf den Einbau von H2A.Z, für die Acetylierung des Histons H4 verantwortlich ist. Im Gegenzug ist HAT1 für die Acetylierung von H2A.Z notwendig, welche wiederum für die korrekte Initiation der Transkription benötigt wird. Damit entspricht die Funktion der Acetylierung von H2A.Z in T. brucei der in der Literatur beschriebenen Funktion. Experimentelle Daten die im Verlauf dieser Arbeit generiert wurden, lieferten einen Hinweis darauf, dass H2A.Z auch an der Reparatur von DNS Doppelstrangbrüchen beteiligt ist. Die Aufschlüsselung der spezifischen Zusammensetzung aller drei Komplexe gab einige Hinweise darauf, wie sie sowohl während der Transkriptionsregulation als auch der Reparatur von DNS Doppelstrangbrüchen miteinander interagieren. Im Zuge einer molekularen Umgebungskartierung, die mit einer der Untereinheiten des TbSWR1 Komplexes durchgeführt wurde, konnten mehrere Transkriptionsfaktoren und Enzyme zur Histonmodifizierung identifiziert werden. Dabei wurden auch einige Proteine identifiziert, welche möglicherweise mit der Umformung des Chromatins in Zusammenhang stehen. Abschließend ist festzuhalten, dass diese Arbeit einige äußerst interessante Einsichten über die Zusammensetzung der Komplexe, die am H2A.Z Einbau in T. brucei beteiligt sind, liefern konnte. Darüber hinaus stellt sie einige wertvolle Informationen zur Verfügung. Diese könnten zur gezielten Planung von Experimenten genutzt werden, um mehr über RNA-Polymerase II vermittelte Transkription und Chromatin Umstrukturierung in T. brucei im speziellen und in Kinetoplastiden im Allgemeinen zu erfahren. KW - Chromatinremodelling KW - Histone KW - Transkription KW - Chromatinremodeling KW - Histones KW - Variants KW - Complexes Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-257960 ER -