Ash2 a Drosophila: anàlisi funcional i aproximació al complexe.

Abstract

A l'inici del desenvolupament, les cèl·lules d'un organisme comencen a diferenciar-se en resposta a estímuls intrínsecs i del seu entorn cel·lular. Aquests estímuls provoquen l'expressió de factors reguladors de la transcripció que estableixen uns patrons d'expressió gènica específics per a cada tipus cel·lular. Malgrat l'expressió d'aquests factors és transitòria, els patrons d'expressió gènica establerts inicialment es mantenen al llarg del desenvolupament, transmetent-se de generació en generació a les cèl·lules filles. El fet que una cèl·lula expressi uns gens i no uns altres durant molts cicles de divisió cel·lular, li confereix una identitat pròpia i fa sobreentendre que hi ha d'haver un mecanisme, basat en senyals epigenètics, que reconegui i preservi el patró de gens que s'ha d'activar o silenciar. <br/> Els gens del grup Polycomb (PcG) i trithorax (trxG) codifiquen per proteïnes reguladores de la cromatina implicades en el manteniment de les identitats cel·lulars. La seva funció com a reguladors dels gens homeòtics ha estat molt ben documentada però es coneix molt poc sobre els efectes que poden tenir en altres gens diana o processos del desenvolupament. En aquesta Tesi s'utilitza el patró de venes i intervenes de l'ala com a model per entendre la funció del gen trxG absent, small or homeotic discs 2 (ash2). Es mostra que ash2 es requereix per mantenir l'activació dels gens promotors d'intervena blistered i net, i per reprimir l'expressió de rhomboid, un component de la via de DER, necessària per la formació de venes. Els nostres resultats també mostren que ash2 actua com a repressor del gen knirps (kni), organitzador de la vena longitudinal L2. La inhibició que ash2 exerceix sobre kni és independent de spalt-major i spalt-related, els quals s'ha postulat que són els reguladors de kni. Tots aquests experiments indiquen que ash2 és essencial per dos processos durant el desenvolupament de l'ala: (1) mantenir el destí cel·lular d'intervena, ja sigui activant els gens promotors d'intervena o inhibint els de vena; i (2) mantenir kni en un estat reprimit en teixits fora de la vena L2.<br/> A més, donat que els gens del grup PcG i trxG codifiquen per proteïnes que formen part de complexes multiproteics reguladors de la cromatina, en aquesta Tesi també s'ha intentat fer una aproximació al complexe d' ASH2. Mitjançant estudis de co-immunoprecipitació i marcatges en cromosomes politènics es va demostrar que les proteïnes ASH2 i Sin3A interaccionen amb la proteïna Host Cell Factor (HCF), suggerint que a Drosophila podria existir un complexe conservat, semblant al purificat en humans, amb capacitat histona metiltransferasa.

Differential gene expression results in cell diversity, although how different cell identities are established early in development and maintained throughout life is still poorly understood. Most of the transcription factors required for early developmental decisions are expressed transiently, but the gene expression patterns they trigger are maintained during cell division and inherited by daughter cells. Actively dividing cells must preserve individual genes in an on or off expression state after an initial commitment is made, especially given that some regulators disassemble from promoters during DNA replication or mitosis. Thus, developmental decisions may be maintained by the ability to deposit epigenetic marks involving chromatin modifying complexes to control the cellular memory of gene activity states. Genes of the Polycomb (PcG) and trithorax group (trxG) encode proteins that are engaged in the regulation of cellular memory.<br/>absent, small or homeotic discs 2 (ash2) is a trxG protein that belongs to a 0.5 MDa complex thought to be involved in chromatin remodelling. In this thesis, to gain more insight into the function of ash2, we have used the Drosophila wing as a model system to examine whether vein- and intervein-specific genes and vein positioning genes act as putative targets of ash2 function. We found that ash2 is involved in activating intervein-promoting genes and downregulating the Egfr pathway. Moreover, ash2 also acts as a kni repressor independently of sal-C. These results strongly support a role for ash2 in maintaining vein/intervein developmental decisions and vein patterning in the developing wing.<br/>We have also tried to do an approximation to the Drosophila ASH2 complex. We have demonstrated that ASH2 and Sin3A were found to colocalize on polytene chromosomes and coimmunoprecipitate with the Host Cell Factor (HCF). Together with the localization of ASH2 at sites of H3K4 trimethylation we propose that Drosophila might contain an ASH2 complex with histone methyltransferase activity similar to the one found in humans.