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Authors: Siuda, Daniel
Title: Regulation of Nox4 expression by histone deacetylases in human endothelial cells : involvement of epigenetic mechanisms
Online publication date: 14-Oct-2013
Language: english
Abstract: Nox4 is a member of the NADPH oxidase family, which represents a major source of reactive oxygen species (ROS) in the vascular wall. Nox4-mediated ROS production mainly depends on the expression levels of the enzyme. The aim of my study was to investigate the mechanisms of Nox4 transcription regulation by histone deacetylases (HDAC). Treatment of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and HUVEC-derived EA.hy926 cells with the pan-HDAC inhibitor scriptaid led to a marked decrease in Nox4 mRNA expression. A similar down-regulation of Nox4 mRNA expression was observed by siRNA-mediated knockdown of HDAC3. HDAC inhibition in endothelial cells was associated with enhanced histone acetylation, increased chromatin accessibility in the human Nox4 promoter region, with no significant changes in DNA methylation. In addition, the present study provided evidence that c-Jun played an important role in controlling Nox4 transcription. Knockdown of c-Jun with siRNA led to a down-regulation of Nox4 mRNA expression. In response to scriptaid treatment, the binding of c-Jun to the Nox4 promoter region was reduced despite the open chromatin structure. In parallel, the binding of RNA polymerase IIa to the Nox4 promoter was significantly inhibited as well, which may explain the reduction in Nox4 transcription. In conclusion, HDAC inhibition decreases Nox4 transcription in human endothelial cells by preventing the binding of transcription factor(s) and polymerase(s) to the Nox4 promoter, most likely because of a hyperacetylation-mediated steric inhibition. In addition, HDAC inhibition-induced Nox4 downregulation may also involves microRNA-mediated mRNA destabilization, because the effect of the scriptaid could be partially blocked by DICER1 knockdown or by transcription inhibition.
Nox4 gehört zur Familie der NADPH Oxidasen. Diese Familie ist der Hauptverursacher von ROS in den Wänden von Blutgefäßen. Die Menge von Nox4 produziertem ROS hängt hauptsächlich vom Expressionslevels des Enzyms ab. In der folgenden Studie sollten die Mechanismen der transkriptionellen Regulation der Nox4 durch Histone-Deacetylasen (HDAC) genauer erforscht werden. Die Behandlung, von menschlichen Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (HUVEC) und von HUVEC abstammenden EA.hy926 Zellen, mit dem pan-HDAC-Inhibitor Scriptaid führte zu einer deutlichen Abnahme der Nox4 mRNA Expression. Eine ähnliche Runterregulation der Nox4 mRNA Expression konnte mit siRNA vermittelten Knockdown von HDAC3 erzielt werden. Die Inhibition in Endothelzellen ging mit verstärkter Acetylierung von Histonen, erhöhter Zugänglichkeit des Chromatins in der Nox4 Promoterregion einher. Jedoch wurde keine signifikante Veränderung der DNA-Methylierung festgestellt. Zusätzlich zeigt diese Studie, dass c-Jun eine wichtige Rolle in der Kontrolle der Nox4 Transkription spielt. Knockdown von c-Jun mit siRNA resultierte in einer Runterregulation der Nox4 mRNA Expression. Nach der Behandlung mit Scriptaid war die Bindung von c-Jun an den Nox4 Promoter verringert und dies obwohl die Chromatinstruktur weiter geöffnet war. Zusätzlich konnte gezeigt werden, dass die Bindung der RNA-Polymerase II ebenfalls deutlich verringert war, was die reduzierte mRNA Expression von Nox4 erklären könnte. Zusammenfassend kann man sagen, dass die Inhibition von HDAC die Transkription von Nox4 in menschlichen Endothelzellen verringert, indem die Bindung von Transkriptionsfaktoren und der Polymerase an den Nox4 Promoter verringert wird. Diese geringere Bindung lässt sich am besten durch ein Modell erklären indem eine Hyperacetylierung an dem Nox4 Promoter zu einer sterischen Inhibition führt. Des Weiteren scheinen auch microRNAs eine Rolle bei dem durch HDAC-induzierten Abbau der Nox4 mRNA zu spielen, denn eine Blockierung oder ein Knockdown von DICER1 hob den Effekt von Scriptaid auf die Nox4 mRNA teilweise wieder auf.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-1753
URN: urn:nbn:de:hebis:77-35308
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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