Mechanismen der Hox-gen Regulierung durch das Protein SatB2

Der Zusammenhang der subnukleären Lokalisation eines Gens oder eines Locus und des Expressions-status wird immer mehr zu einem Feld intensiver Forschung in der Molekular-biologie. Der Zellkern ist keine zufällige Ansammlung von DNA und Proteinen sondern vielmehr eine hoch geordnete Einheit. Chromosomen nehmen in der Interphase bestimmte Positionen ein die über Zellteilung vererbt werden. Generell wird angenommen, dass Chromosomen mit vielen Genen im Inneren des Zellkerns aufgefunden werden, während Chromosomen mit wenigen Genen am Rand des Kerns lokalisiert sind. Dies deutet auf einen Zusammenhang zwischen radialer Positionierung der Chromosomen und deren Zustand der Genexpression. Tatsächlich bewegen sich Gene wie der Immunglobulin Locus bei ihrer Aktivierung von der Peripherie ins Zentrum und nehmen dort Position ein wenn sie voll aktiviert sind. Die Lokalisierung von Chromosomen ist aber nicht der letzte Weg zum physischen Trennen von aktiven und inaktiven DNA Sequenzen. Unlängst wurde gezeigt, dass in einem Genverbund, dem HoxB- genverbund, sich einzelne Gene, wenn sie aktiv sind, aus der Chromosomenmasse herausbiegen und, wenn sie inaktiv sind, wieder zurückbiegen. Dieses Herausbiegen von Genen aus der "festen" Chromosomenmasse bedingt möglicherweise eine leichtere Zugänglichkeit für Transkriptionsfaktoren die den Expressionszustand des Gens verändern können und den Lokus epigenetisch umprogrammieren können. Proteine, die diese höhere Ordnung von Genen im Zellkern steuern, sind noch weitgehend unbekannt. Das SatB2 proetin wurde als ein Protein identifiziert, das ein regulatorisches Element des Immunoglobulin-gens bindet. Sein naher Verwandter SatB1 reguliert Gene in T-Zellen in dem es lange Abschnitte von Chromatin miteinander interagieren lässt und das epigenetische Profil der Ziel-gene verändert. Experimente, die den Verlust von SatB2 untersucht haben, haben gezeigt dass Mäuse ohne SatB2 schwere skelletale Defekte haben und dass SatB2 defiziente Osteoblasten abnorme Hox-gen Expression zeigen. Zusätzlich bindet SatB2 den HoxB- genverbund und reprimiert diesen. Aufgrund der nahen Verwandschaft von SatB1 und SatB2, sehen wir SatB2 als einen potentiellen Regulator des HoxB-genverbundes an. Wir verwenden osteoblastische und ES Zellen um SatB2`s Funktion zu analysieren. ES Zellen haben den Vorteil dass sie wenn sie differenzieren den HoxB-genverbund co-linear exprimieren. Wir werden dieses System verwenden um den Zusammenhang zwischen Genexpression und der sub-nukleären Lokalisierung von Genen zu testen. Wir sind vor allem am Effekt von SatB2 bezüglich der Lokalisierung des HoxB2-genverbundes und an den damit zusammenhängenden Änderungen in der Zusammensetzung des Chromatins interessiert.