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Role of histone variant H3.3 in neurogenesis and gliomagenesis

Bellvis Zambrano, Pablo

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Abstract

Glioblastoma multiforme (GBM) (WHO classification IV) is the most common primary malignant brain tumor with a poor prognosis in both adults and children. In the last years several studies have shown that 44% of glioblastoma multiforme tumors are characterized by the same histone mutations manifested in the histone variant H3.3. These studies strongly implicate the K27M amino acid substitution in H3.3 in the pathogenesis of diffuse intrinsic pontine glioma (DIPG). Also, H3.3 has been recently linked to multiple processes in the brain like neuronal specialization, synapses, cognition and contextual fear memory. In this study, two important tools were generated to investigate the role of H3.3 in the brain. Firstly, making use of the RCAS/TVA system, we established a DIPG mouse model overexpressing constitutively active AKT, PDGFB, Luciferase and floxed H3.3K27M in Nestin expressing cells in the brain. This model resembles High Grade Gliomas (HGGs) in histology and shows a key feature observed in the human DIPG tumors that is the H3K27me3 loss. In combination with Bioluminescence Imaging (BLI), the model enables monitoring of tumor growth. The model allowed for H3K27me3 recovery after deletion of H3.3K27M. Secondly, we successfully established an inducible RFP-tagged H3f3b-overexpressing mouse line. By modifying a Bacterial Artificial Chromosome (BAC) carrying the H3f3b gene, the fusion protein H3f3b-RFP-ERT2 was overexpressed. This construct allows for histone tracing in living behaving animals.

Translation of abstract (German)

Glioblastoma multiforme (GBM) (WHO Klasse IV) ist der häufigste primäre bösartige Gehirntumor, mit einer schlechten Prognose sowohl für Erwachsene wie auch für Kinder. Verschiedene Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass 44% der GBM Tumore durch bestimmte Mutationen in der Histonvariante H3.3 charakterisiert sind. Diese Studien deuten stark darauf hin, dass im diffus intrinsisichen Ponsgliom (DIPG) ein K27M Aminosäurenaustausch in H3.3 stattfand. Des Weiteren wurde H3.3 mit vielen anderen Prozessen in Verbindung gebracht, wie neuronale Spezialisierung im Gehirn, Synapsen, kognitives und kontextuelles Angstgedächtnis. In der hier vorliegenden Arbeit wurden zwei wichtige Methoden entwickelt um die Rolle von H3.3 im Gehirn zu analysieren. Als erstes wurde das RCAS/TVA System benutzt um ein Mausmodel für DIPG, durch Überexpressison von konstitutiv aktivem AKT, PDGFRB, Luciferase und gefloxtem H3.3K27M in Nestin exprimierenden Zellen im Mausgehirn, entwickelt. Diese Modell hat eine ähnliche Histologie wie hochgradige Gliomas (HGGs) und zeigt ein Kennzeichen welches in humanen DIPG Tumoren beobachtet wurde, den Verlust von H3K27me3. In Verbindung mit bioluniniszenter Bildgebung kann mit diesem Modell der Tumorwachstum beobachtet werden. Nach der Deletion von H3.3K27M konnte H3K27me3 wieder detektiert werden. Zweitens, wurde erfolgreich eine neue Mauslinie etabliert, in welcher die Expression von RFP-getaggtem H3f3b induziert werden konnte. Dies wurde dur die Modifizierung eines bakteriellen artifiziellen Chromosomes (BAC) mit dem H3f3b Gen erreicht, so dass das Fusionsprotein H3f3b-RFP-ERT2 überexprimiert wurde. Mit diesem Konstrukt ist es möglich Histone in lebendigen Zellen und Tieren zu verfolgen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Liu, Dr. Hai-Kun
Date of thesis defense: 6 July 2017
Date Deposited: 02 Aug 2017 08:27
Date: 2017
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 500 Natural sciences and mathematics
570 Life sciences
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