title: Die Differenzierung männlicher Keimzellen ist durch ein dynamisches Auftreten von kanonischen TAFs, TAF-Varianten sowie epigenetischen Modifikationen gekennzeichnet
title: Differentiation of male germ cells is accompanied by a dynamically appearance of TAFs, TAF-Variants and epigenetic marks
Creators: name: Klaus, Elisabeth Sabine
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
H3
Mensch , Maus
H4
TAF
Spermatogenese
histone acetylation
spermatogenesis, human
Histon Acetylierung
mice

description: During spermatogenesis, male
      germline stem cells develop into sperm, which are able to
      transport the paternal genome safely to the egg. The last
      phase of this differentiation process is called
      spermiogenesis. Here cells undergo massive reorganization and
      the chromatin is compacted by the
      Histone-to-Protamine-Transition. Transcription is shut down
      long before this process is completed and many of the
      proteins needed for the reorganisation of the cells rely on
      translationally repressed mRNAs. Two variants of TATA
      Box-Binding Protein-associated factors (TAFs) have been
      identified to be essential for spermatogenesis. TAF4B and
      TAF7L could be part of a spermatogenesisspecific
      transcription factor II D (TFIID)-complex, which drives
      transcription in spermatids. For TAF7L, the involvement in
      transcription of spermiogenesis-relevant genes could already
      be shown. The function of TAF4B in spermatids has not yet
      been analyzed. Here we can show that the involvement in
      transcription of spermiogenesis-relevant genes for TAF4B is
      unlikely. Analyzing further TAF-variants and canonical TAFs
      with a potential function in human and murine spermatids, the
      TAFs TAF2, TAF5 and TAF6 can be identified to be expressed
      during spermiogenesis. For the transcripts of Taf5l, Taf6l,
      Taf9, Taf10 and Taf12, an accumulation in murine spermatids
      also points to a function of these factors in transcription
      processes in these cells. Euchromatin, at which transcription
      takes place, is characterized by acetylated histones. Here
      PCAF was identified as the first acetyltransferase, which is
      expressed in transcriptionally active spermatids. Therefore
      PCAF could be mediating the histone-acetylation during
      spermiogenesis. The acetylation of histone H3 is analyzed in
      murine germ cells, the acetylation of histone H4 is analyzed
      in murine and human germ cells. In addition the methylation
      of histone H3 on lysine 79 in murine spermatogenesis is
      evaluated. Most of these histone modifications appear to have
      a dual function in transcription and the
      Histone-to-Protamine-Transition. We postulate the existence
      of a TFIID-complex in human and murine spermiogenesis, which
      is composed of canonical and TAF-variants. For transcription
      the acetylation of histones can be mediated by PCAF and most
      histones stay in an acetylated state till the
      Histone-to-Protamine-Transition.
description: Während der Spermatogenese
      differenzieren männliche Keimbahn Stammzellen zu Spermien,
      die das parentale Genom sicher zur Eizelle transportieren
      können. Dieser Differenzierungsprozess geht in seiner letzten
      Phase, der Spermiogenese, mit einer massiven Umstrukturierung
      der Zellen und einer Kompaktierung des Chromatins, dem
      Histon-zu-Protamin-Wechsel, einher. Dabei werden viele
      Proteine benötigt, die oft auf translational reprimierten
      mRNAs basieren, da die Transkription lange vor Beendigung der
      Spermatogenese zum Erliegen kommt. In der murinen Keimzellen
      wurden zwei Varianten von TATA-Box-indeproteinassoziierten
      Faktoren (TAFs), TAF4B und TAF7L, identifiziert, die eine
      essentielle Bedeutung für die Spermatogenese haben und somit
      Bestandteil eines Spermatogenese-spezifischen
      Transkriptionsfaktor IID (TFIID)-Komplexes sein könnten, der
      die Transkription in murinen Spermatiden steuert. Für TAF7L
      konnte bereits eine Beteiligung an der Transkription
      Spermiogenese-relevanter Gene gezeigt werden, während die
      Funktion von TAF4B in der Spermatiden noch nicht analysiert
      wurde. Hier kann dargestellt werden, dass TAF4B
      wahrscheinlich nicht an der Transkription
      Spermiogenese-relevanter Gene beteiligt ist. Es werden
      weitere TAFs und TAF-Varianten untersucht, um einen Hinweis
      auf deren mögliche Beteiligung an der Transkription in
      Spermatiden zu erhalten. So können TAF2, TAF5 und TAF6
      identifiziert werden, deren Lokalisation auf eine solche
      Funktion während der murinen und der humanen Spermiogenese
      hinweist. Für Taf5l, Taf6l, Taf9, Taf10 und Taf12 kann eine
      Akkumulation der Transkripte während der murinen
      Spermiogenese nachgewiesen werden, weshalb eine Beteiligung
      dieser Faktoren an postmeiotischen Transkriptionsprozessen
      wahrscheinlich ist. Transkription findet an Euchromatin
      statt, das durch acetylierte Histone gekennzeichnet ist. Hier
      wird zum ersten Mal mit PCAF eine Acetyltransferase
      identifiziert, die in murinen und humanen, transkriptionell
      aktiven Spermatiden exprimiert ist und somit dort die
      Acetylierung von Histonen vermitteln könnte. In dieser Arbeit
      werden Acetylierungen des Histons H3 und dessen Methylierung
      an Lysin 79 in murinen, und die Acetylierung des Histons H4
      in murinen und humanen Keimzellen identifiziert, die in
      Zusammenhang mit Transkription in Spermatiden gebracht werden
      können. Es wird festgestellt, dass die meisten dieser
      Modifikationen eine duale Funktion aufweisen: Während der
      Transkription und während des Histon-zu-Protamin-Wechsels. Es
      wird postuliert, dass in murinen und humanen Spermatiden ein
      TFIID-Komplex existiert, der sowohl aus kanonischen TAFs als
      auch aus TAF-Varianten zusammensetzt ist. Zudem werden
      Histone vermutlich von PCAF acetyliert und verbleiben oft
      während der Transkription und während des
      Histon-zu-Protamin-Wechsels durchgehend in einem acetylierten
      Zustand.