Title (eng)
The Functional Characterization of JMJ27 in Arabidopsis thaliana
Author
Atil Cagdas Saydere
Advisor
Ortrun Mittelsten Scheid
Assessor
Christian Seiser
Peter Schlögelhofer
Abstract (deu)
Die dynamische Struktur des Chromatins, die zwischen offenem Euchromatin und komplettem Heterochromatin-Zustand umschaltet, ermöglicht die Regulierung diverser zellulärer Ereignisse. Ich verwendete den Modellorganismus Arabidopsis thaliana, der eine einzigartige männliche Gametophyte (Pollen) Struktur hat, um diese Chromatin-Dynamik zu verstehen. Pollen enthält zwei Arten von Zellen, Spermien und vegetativ, die unterschiedliche Chromatinstrukturen und Schicksale haben. Ein Mitglied der JmjC-Domänen-haltigen Familie, eine mutmaßliche Histon-Demethylase JMJ27 (AT4G0099), wurde bei der H3K9me2-Demethylierung und der DNA-Hypomethylierung bei 45S-rDNA-Promotoren in Arabidopsis thaliana (Chumak 2012) gefunden. In meiner Studie schuf ich weiter transgene Linien und nutzte sie, um mehrere Fragen bezüglich der Funktion von JMJ27 zu behandeln. Zuerst habe ich die Histon-Demethylierungsaktivität von JMJ27 durch Induzieren einer Mutation an der katalytischen Stelle der JmjC-Domäne getestet. Die Inspektion von Pollenkernen ergab, dass JMJ27 eine funktionelle JmjC-Domäne aufweist und für die H3K9me2-Demethylase-Aktivität in vivo erforderlich ist. Eine Epitop-markierte JMJ27-Linie wurde verwendet, um eine Co-Immunpräzipitation durchzuführen, gepaart mit Massenspektrometrie, um mögliche Interaktoren zu identifizieren. Unter einer Liste von mehreren Kandidaten wurden neun Proteine durch funktionale Annotations-Clustering-Analyse hervorgehoben, um eine höhere Chance der Zusammenarbeit mit JMJ27 zu haben. Zytologie-basierte vorläufige Tests in Pollen zeigten unterstützende Ergebnisse für drei dieser Kandidaten, die gescreent wurden: EMB1644 / LSM4, EMB1138 und CCR2 / GRP7. Allerdings sind zukünftige Studien erforderlich, um diese Interaktionen durch zusätzliche Methoden zu bestätigen und die Bedeutung solcher Wechselwirkungen mit JMJ27 in einem größeren Rahmen zu bewerten.
Abstract (eng)
The dynamic structure of chromatin, switching between open euchromatin and compact heterochromatin state, enables the regulation of diverse cellular events. I used the model organism Arabidopsis thaliana that has a unique male gametophyte (pollen) structure to understand these chromatin dynamics. Pollen contains two types of cells, sperm and vegetative, which have different chromatin structures and fates. One member of the JmjC domain-containing family, a putative histone demethylase JMJ27 (AT4G0099), was found to be involved in H3K9me2 demethylation and DNA hypomethylation at 45S rDNA promoters in Arabidopsis thaliana (Chumak 2012). In my study, I further created transgenic lines and utilized them to address several questions regarding the function of JMJ27. First, I tested the histone demethylation activity of JMJ27 by inducing a mutation at the catalytic site of JmjC domain. Inspection of pollen nuclei revealed that JMJ27 has a functional JmjC domain and is required for H3K9me2 demethylase activity in vivo. An epitope-tagged JMJ27 line was used to perform co-immunoprecipitation coupled with mass spectrometry to identify possible interactors. Among a list of multiple candidates, nine proteins were highlighted by functional annotation clustering analysis to have a higher chance of cooperation with JMJ27. Cytology-based preliminary tests in pollen showed supporting results for three of these candidates which were screened: EMB1644/LSM4, EMB1138 and CCR2/GRP7. However, future studies are needed to confirm any of these interactions by additional methods and evaluating the significance of such interactions with JMJ27 in a larger framework.
Keywords (eng)
EpigeneticsHistone demethylaseArabidopsisPollenHeterochromatin
Keywords (deu)
EpigenetikHiston-DemethylaseArabidopsisPollenHeterochromatin
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1342640
rdau:P60550 (deu)
vi, 111 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
120
Association (deu)
Title (eng)
The Functional Characterization of JMJ27 in Arabidopsis thaliana
Author
Atil Cagdas Saydere
Abstract (deu)
Die dynamische Struktur des Chromatins, die zwischen offenem Euchromatin und komplettem Heterochromatin-Zustand umschaltet, ermöglicht die Regulierung diverser zellulärer Ereignisse. Ich verwendete den Modellorganismus Arabidopsis thaliana, der eine einzigartige männliche Gametophyte (Pollen) Struktur hat, um diese Chromatin-Dynamik zu verstehen. Pollen enthält zwei Arten von Zellen, Spermien und vegetativ, die unterschiedliche Chromatinstrukturen und Schicksale haben. Ein Mitglied der JmjC-Domänen-haltigen Familie, eine mutmaßliche Histon-Demethylase JMJ27 (AT4G0099), wurde bei der H3K9me2-Demethylierung und der DNA-Hypomethylierung bei 45S-rDNA-Promotoren in Arabidopsis thaliana (Chumak 2012) gefunden. In meiner Studie schuf ich weiter transgene Linien und nutzte sie, um mehrere Fragen bezüglich der Funktion von JMJ27 zu behandeln. Zuerst habe ich die Histon-Demethylierungsaktivität von JMJ27 durch Induzieren einer Mutation an der katalytischen Stelle der JmjC-Domäne getestet. Die Inspektion von Pollenkernen ergab, dass JMJ27 eine funktionelle JmjC-Domäne aufweist und für die H3K9me2-Demethylase-Aktivität in vivo erforderlich ist. Eine Epitop-markierte JMJ27-Linie wurde verwendet, um eine Co-Immunpräzipitation durchzuführen, gepaart mit Massenspektrometrie, um mögliche Interaktoren zu identifizieren. Unter einer Liste von mehreren Kandidaten wurden neun Proteine durch funktionale Annotations-Clustering-Analyse hervorgehoben, um eine höhere Chance der Zusammenarbeit mit JMJ27 zu haben. Zytologie-basierte vorläufige Tests in Pollen zeigten unterstützende Ergebnisse für drei dieser Kandidaten, die gescreent wurden: EMB1644 / LSM4, EMB1138 und CCR2 / GRP7. Allerdings sind zukünftige Studien erforderlich, um diese Interaktionen durch zusätzliche Methoden zu bestätigen und die Bedeutung solcher Wechselwirkungen mit JMJ27 in einem größeren Rahmen zu bewerten.
Abstract (eng)
The dynamic structure of chromatin, switching between open euchromatin and compact heterochromatin state, enables the regulation of diverse cellular events. I used the model organism Arabidopsis thaliana that has a unique male gametophyte (pollen) structure to understand these chromatin dynamics. Pollen contains two types of cells, sperm and vegetative, which have different chromatin structures and fates. One member of the JmjC domain-containing family, a putative histone demethylase JMJ27 (AT4G0099), was found to be involved in H3K9me2 demethylation and DNA hypomethylation at 45S rDNA promoters in Arabidopsis thaliana (Chumak 2012). In my study, I further created transgenic lines and utilized them to address several questions regarding the function of JMJ27. First, I tested the histone demethylation activity of JMJ27 by inducing a mutation at the catalytic site of JmjC domain. Inspection of pollen nuclei revealed that JMJ27 has a functional JmjC domain and is required for H3K9me2 demethylase activity in vivo. An epitope-tagged JMJ27 line was used to perform co-immunoprecipitation coupled with mass spectrometry to identify possible interactors. Among a list of multiple candidates, nine proteins were highlighted by functional annotation clustering analysis to have a higher chance of cooperation with JMJ27. Cytology-based preliminary tests in pollen showed supporting results for three of these candidates which were screened: EMB1644/LSM4, EMB1138 and CCR2/GRP7. However, future studies are needed to confirm any of these interactions by additional methods and evaluating the significance of such interactions with JMJ27 in a larger framework.
Keywords (eng)
EpigeneticsHistone demethylaseArabidopsisPollenHeterochromatin
Keywords (deu)
EpigenetikHiston-DemethylaseArabidopsisPollenHeterochromatin
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1342641
Number of pages
120
Association (deu)
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