5 Zusammenfassung

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Lysin-Methylierung an N-terminalen Enden von Histonen stellt eine wichtige epigenetische Markierung für die Determinierung bestimmter chromosomaler Domänen und die Regulation der Genexpression dar. In dieser Hinsicht konnte,
aufgrund seiner H3-K9 Methyltransferaseaktivität, die Verantwortlichkeit von SU
(VAR)3-9 für heterochromatisches Gensilencing demonstriert werden.
In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß das perizentrische Heterochromatin in Drosophila melanogaster mit H3-K9 mono-, di- und tri-Methylierung angereichert ist. SU(VAR)3-9 kontrolliert hauptsächlich H3-K9 di- und triMethylierung und hat kaum Einfluß auf H3-K9 mono-Methylierung, was andeutet, daß diese Modifizierung keine Markierung für Gensilencing darstellt. Demgegenüber werden alle H3-K27 Methylierungsstadien von E(Z) vermittelt. In Su(var)
2-5 Null-Mutanten ist in Übereinstimmung mit der ektopischen Verteilung von
SU(VAR)3-9 die H3-K9 mono- und di-Methylierung im Euchromatin drastisch
erhöht. Gleichwohl verbleibt die Verteilung der H3-K9-Methylierungsstadien innerhalb des perizentrischen Heterochromatins unverändert.
Genetische bzw. immunzytologische Analysen von 23 Punktmutanten demonstrieren, daß sich das Silencing-Potential von Su(var)3-9 proportional zur dazugehörigen HMTase-Aktivität verhält. Die hypermorphe Punktmutante Su(var)39ptn weist massiv erhöhte H3-K9 di- und tri-Methylierung sowohl im Euchromatin als auch im Heterochromatin bei gleichzeitig verstärktem Gensilencing auf.
Su(var)3-9-Mutanten zeigen schwerwiegende chromosomale Instabilitäten während der schnellen syncytialen Kernteilungen in frühen Embryonen, die mit dem
Verlust der HMTase-Aktivität assoziiert sind.
SU(VAR)3-9-abhängige H3-K9-Methylierung ist die Voraussetzung für H4-K20
tri-Methylierung durch SUV4-20. Die Notwendigkeit von HP1 für die Etablierung
der H4-K20 tri-Methylierung legt einen nacheinandergeschalteten Mechanismus
für den Aufbau der H3-K9 und H4-K20-Methylierung im perizentrischen Heterochromatin nahe. Der Befund, daß Suv4-20 einen Suppressor auf PEV darstellt,
untermauert die Funktion der H4-K20 tri-Methylierung als repressive Markierung chromosomaler Domänen.
Mutationen in einem neuen Su(var)-Gen, Su(var)3-1, schränken massiv Su(var)
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3-9-vermitteltes Gensilencing ein. Su(var)3-1-Allele, die als antimorphe Mutationen der H3-S10 Kinase JIL-1 identifiziert werden konnten, behalten die H3-S10
Kinase-Aktivität und weisen keine globalen Veränderungen innerhalb repressiver
bzw. aktivierender Histon-Modifizierungen auf. Gleichwohl demonstrieren Analysen mit sieben unterschiedlichen PEV-Rearrangements eine allgemeine Funktion von JIL-1Su(var)3-1 in der Blockierung der Ausbreitung heterochromatischer
Strukturen. Diese Daten legen die Existenz einer dynamischen Balance zwischen
Euchromatin und Heterochromatin nahe.
Die erhaltenen in vivo-Daten ordnen der perizentrischen H3-K9-Methylierung
eine kritische Rolle im Schutz der Genomstabilität sowie der Etablierung und
Aufrechterhaltung repressiver, heterochromatischer Chromatinzustände zu und
determinieren SU(VAR)3-9 als einen wesentlichen epigenetischen Regulator während der Drosophila-Entwicklung.
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