Exploring cellular signaling by quantitative proteomics

Mesenkymale stamceller (MSC) fra knoglemarven spiller en central rolle i vedligeholdelsen af knoglemarvens mikromiljø ved at generere osteoblaster, som danner knoglemasse, og adipocytter, som lagrer fedt. Differentiering af MSC til osteoblaster og adipocytter er afhængig af cellulære signaleringsbegivenheder, der initierer en omfattende remodellering af kromatin landskabet. Dette muliggør kommunikation mellem cis-regulatoriske elementer (CRE) og deres tilhørende transkriptionsregulatorer. De dynamiske netværk dannet af transskriptionsfaktorer er ansvarlige for aktiveringen af specifikke osteoblast og adipocyt gener og medvirker til ændring af udtrykket i proteiner i cellen. Det giver de differentierende celler de funktioner, der er karakteristiske for funktionelle osteoblaster og adipocytter. En dybere forstaelse af de underliggende transskriptionsmekanismer som driver differentieringen af MSC, er derfor vigtig for at forstafunktionen af MSC i både raske og syge. 

Denne ph.d.-afhandling anvender kvantitativ proteomics i kombination med genomics til at underøge genregulering af proteiner associeret med kromatin (gennemgået i kapitel 2). Vi brugte en DNA pull-down strategi til at identificere proteinkomplekser med affinitet for et enkelt CRE, som indikerede potentielle mekanismer for genregulering af den tidlige osteoblastmarkør cellular communication network factor 2 (CCN2). Afhandlingen etablerer og belyser en ny rolle for transkriptionsfaktoren MAFG i CCN2-genregulering og for for funktionen og differentieringen af MSC (diskuteret i kapitel 3). MAFG er en basic leucin zipper (bZIP) transkriptionsfaktor, der er involveret i dannelsen af bade aktiverende og inhiberende gen-regulatoriske komplekser. Det er en vigtig regulator af det oxidative stress-respons, hvor den samarbejder med andre transkriptionsfaktorer om at fungere som en molekylær kontakt til at aktivere eller slukke udtrykket af antioxidantgener (gennemgaet i kapitel 1). Vi viser at mangel pa MAFG resulterer i et svækket osteoblast og adipocyt differentieringspotentiale af MSC, og vi foreslar at den regulatoriske  mekanisme bag involverer bade regulering af vigtige osteoblast og adipocyte gener, samt gener involveret i det oxidative stress-respons. Ved brug af affinitetsoprensning og massespektrometri (AP-MS) identificerer vi flere stærke MAFG-interagerende proteiner, der er kendt for at regulere genekspression af antioxidantgener, og vi identificerede flere nye potentielle interaktionspartnere.