Functional analysis of JmjC+N histone demethylases in Drosophila melanogaster

Abstract

La metilació de les lisines de les histones està implicada en lesfuncions associades a la cromatina, com l’expressió gènica o laformació d’heterocromatina. És una modificació covalent afegidaper metiltransferases d’histones i eliminada per desmetilasesd’histones, que han estat descobertes recentment. Hemcaracteritzat els grups de desmetilases que contenen dominisJumonji C i Jumonji N a l’organisme model Drosophilamelanogaster. Observem que les dues dKDM4 actuen sobreH3K36me3 i H3K9me3 i que LID/dKDM5 desmetila H3K4me3. Ladistribució d’HP1a es veu afectada per la sobreexpressió dedKDM4A. A més, hem analitzat la localització de LID/dKDM5 alsdiscos imaginals d’ala i quins efectes té LID sobre l’expressiógènica i la trimetilació de H3K4 en aquest teixit. Hem observat queLID es troba als llocs d’inici de la transcripció de gens actiusrelacionats amb diferenciació i desenvolupament. Els gens dianade LID contenen H3K4me3 i H3K36me3 i RNAPII fosforilada a laserina 5 i a la serina 2. Una disminució de lid provoca una lleubaixada en l’expressió dels seus gens diana, la qual cosasuggereix que la desmetilasa té un paper en l’ajust dels nivellsd’expressió.

Histone lysine methylation is involved in chromatin related cellfunctions, such as gene expression or heterochromatin formation. Itis a covalent modification added by histone methyltransferases andremoved by histone demethylases, discovered in the recent years.We characterized the groups of demethylases that contain bothJumonji C and Jumonji N domains in the model organism2Drosophila melanogaster. We show that dKDM4s act onH3K36me3 and H3K9me3 and LID/dKDM5 targets H3K4me3.HP1a distribution is affected by dKDM4A overexpression. Inaddition, we analyzed LID/dKDM5 localization in wing imaginaldiscs and how LID affects gene expression and trimethylation ofH3K4 in this tissue. We observed that LID localizes at thetranscription start sites of active genes related to development anddifferentiation. LID target genes contain H3K4me3 and H3K36me3and RNAPII, phosphorylated at serine 5 and serine 2.Downregulation of lid produces a weak decrease in the expressionof LID targets, suggesting a role of the demethylase in fine-tuningexpression levels.