title: In der Spermatogenese von Drosophila melanogaster wird das Chromatin-assoziierte Protein Mst77F in seiner Translation, in seiner Kernlokalisation und in seiner Chromatin-kompaktierenden Funktionüber distinkte Bereiche kontrolliert.
title: In Drosophila spermatogenesis translation, nuclear localization and chromatin compaction ability of the chromatin-associated protein Mst77F are regulated through destinct regions
Creators: name: Kaiser, Sophie
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Mst77F
Spermatogenese
Chromatin
Drosophila
Life sciences

description: During Drosophila spermatogenesis
      the replacement of histones by protamines at the canoe stage
      is accompanied by numerous DNA breaks. The induction and
      repair of these DNA breaks are analyzed in the first part of
      this thesis. First I analyzed the influence of endonucleases
      in setting DNA breaks, but neither Tengl1-4, nor Squash or
      Squash-like are expressed during the switch and therefore are
      not required for the induction of DNA breaks. In parallel to
      the DNA breaks high amounts of UbcD6, the Drosophila homolog
      of yeast Rad6, are detectable. A specific role of the enzyme
      in DNA repair can be considered. But unfortunately it is not
      possible to express the fusion protein UbcD6 eGFP in canoe
      stage nuclei. Therefore we started analysing other components
      of the Rad6 postreplication repair. However, the transcripts
      of the components are transcribed only in early stages of
      spermatogenesis. Thus, the repair of DNA breaks via UbcD6
      seems to base on an alternative repair mechanism. The major
      part of this thesis deals with the linker histone-like
      protein Mst77F, a chromatin component of mature sperm. It was
      shown that the transcription of Mst77F depends on tTAFs und
      that Mst77F mRNA underlies translational repression. In
      addition, I could show that, in contrast to the majority of
      testis-specific genes, the 5' UTR is not sufficient to
      mediate translational repression of the corresponding mRNAs.
      Interestingly, analyses of transgenic flies clearly highlight
      distinct regions within the ORF essential for translational
      repression and activation of Mst77F mRNAs. Furthermore,
      analyzing ectopic expression of Mst77F suggests that
      translation of Mst77F may be specific for germ cells and that
      in spermatocytes Mst77F transcript expression is controlled
      by a special transcriptional machinery. Mst77F is a chromatin
      component of the mature sperm and surprisingly, after ectopic
      expression of Mst77F eGFP in a wild-type background, about 20
      % of late spermatid nuclei look abnormal. It can be
      demonstrated that the phenotype depends on special domains in
      the protein structure, a C terminal domain with several
      nuclear location signals and one N terminal coiled coil
      domain. The coiled coil domain is a typical protein protein
      interaction domain which allows a kind of crosslinking of the
      proteins. This fits very well with in vitro data, indicating
      a role of Mst77F in compaction of the chromatin. We
      hypothesize that Mst77F affords, in case of sperm maturation,
      chromatin condensation in specific regions.
description: In der Spermiogenese von Drosophila
      wird im Kanustadium der Wechsel von einer auf Histonen- zu
      einer auf Protaminen basierenden Chromatinstruktur von einer
      großen Menge an DNA Brüchen begleitet. Die Analyse der
      Induktion wie auch der Reparatur dieser Brüche, liegt im
      Fokus des ersten Teils dieser Dissertation. Hierfür wird
      zunächst die Beteiligung von Endonukleasen am Setzen der DNA
      Brüche untersucht, doch aufgrund der Expressionsmuster können
      die Nukleasen Tengl1-4, wie auch Squash und Squash like als
      Induktoren der Strangbrüche ausgeschlossen werden. Parallel
      zu den DNA Brüchen werden große Mengen an UbcD6, dem
      Drosophila Homolog zu Rad6 in Hefen, exprimiert und eine
      Beteiligung des Enzyms an der Reparatur der DNA wurde in
      Betracht gezogen. Jedoch ist es nicht möglich das
      Fusionsprotein UbcD6 eGFP im Kanustadium zu exprimieren und
      so wird die Verteilung weiterer Proteine der Rad6
      Postreplikationsreparatur untersucht. Allerdings sind die
      Transkripte der Komponenten ausschließlich in frühen
      Spermatogenesestadien zu detektieren und so scheint die
      Reparatur der Brüche durch UbcD6 auf anderen Mechanismen zu
      beruhen. Der Schwerpunkt der vorliegenden Dissertation
      befasst sich jedoch mit der Analyse des Histon ähnlichen
      Proteins Mst77F. Mst77F ist ein Chromatin assoziiertes
      Protein, dessen Transkription tTAF abhängig erfolgt und zudem
      einer translationalen Repression unterliegt. Jedoch wird die
      translationale Repression von Mst77F, im Gegensatz zu den
      meisten anderen Testis spezifischen Genen, nicht über die 5'
      UTR reguliert. Vielmehr zeigen meine Analysen von transgenen
      Fliegen, dass die Repression wie auch die Aktivierung der
      Translation der Mst77F mRNA über Bereiche im ORF kontrolliert
      wird. Weiterführende Expressionsstudien zeigen zudem, dass
      Mst77F in Spermatozyten einer speziellen
      Transkriptionsrepressions¬kontrolle unterliegt und die
      Translation von Mst77F spezifisch in der Spermiogenese
      aktiviert wird. Eine Translation in somatischen Zellen
      erfolgt hingegen nur sehr ineffizient. Mst77F bildet eine
      Komponente des reifen Spermiums und überraschenderweise
      zeigen 20 % der späten Spermatidenkerne, nach einer
      ektopischen Expression von Mst77F eGFP, im wildtypischen
      Mst77F Hintergrund, eine abnormale Kernform. Zudem kann
      gezeigt werden, dass dieser Phänotyp in Abhängigkeit von
      speziellen Proteindomänen, einer C terminalen Domäne mit
      Kernlokalisationssignalen und einer N terminalen Coiled Coil
      Domäne, auftritt. Über die Coiled Coil Domäne können
      Proteininteraktionen bzw. Vernetzungen von Proteinen
      erfolgen. in vitro führt dies zu einer Kompaktierung im
      Chromatin, in Übereinstimmung mit den hier präsentierten in
      vivo Daten. Daher kann postuliert werden, dass Mst77F während
      der Reifung des Spermiums, eine Region spezifische
      Chromatinkondensation, ermöglicht.