The Role of histone modifications in transcriptional regulation upon stress

Abstract

In response to fluctuations in the environment, all living organisms have the ability to sense, respond and adapt to the new conditions. In budding yeast (Saccharomyces cerevisiae) there is a massive and rapid reorganization of the transcriptional program in response to a stressful situation, which is governed by different signaling pathways, transcription factors, chromatin remodelers and histone modifiers. Many examples of histone posttranslational modifications (PTM) have been associated with transcriptional activation or repression under normal growth conditions, however little is known about the role of histones in the cellular adaptive response upon stress. In this study, we systematically analyze by high throughput screens cellular growth and transcription initiation of stress-responsive genes in 569 histone point mutants upon heat and osmostress. These screens provide a novel global map of the histone residues required for cellular survival and transcriptional regulation in response to heat and osmostress. Moreover, we show that the histone residues required in response to stress depend on the type of gene and/or the type of stress. Furthermore we characterized some examples of newly identified histone marks from histones H3 and H4 involved in the transcriptional regulation upon different stress conditions.

Todos los organismos vivos tienen la capacidad de adaptarse a condiciones adversas en el medio en el que viven para sobrevivir. En la levadura Saccharomyces cerevisiae se produce una rápida reorganización en el patrón transcripcional en respuesta a una situación de estrés. Esta reorganización transcripcional está regulada por diferentes vías de señalización, factores de transcripción, complejos remodeladores de cromatina y enzimas modificadoras de histonas. Numerosos ejemplos de modificaciones postraduccionales en histonas han sido asociados con la activación o la represión génica en condiciones normales de crecimiento. Sin embargo, se conoce muy poco sobre el papel de las histonas en la adaptación celular frente a una situación de estrés. En este trabajo, hemos analizado de forma sistemática el crecimiento celular y el inicio de la transcripción de genes que se inducen en respuesta a estrés en 569 mutantes puntuales de histonas en condiciones de estrés térmico y osmótico. Nuestros resultados proporcionan un mapa global de los residuos de las histonas esenciales para la supervivencia celular y la activación transcripcional en respuesta a estrés térmico y osmótico. Asimismo, estos análisis revelan que existe una especificidad respecto a los residuos de las histonas que son necesarios en respuesta a estrés dependiendo del tipo de gen y/o del tipo de estrés. Además, en este trabajo hemos caracterizado algunos ejemplos de residuos en las histonas H3 y H4 que tienen un papel importante en la regulación transcripcional en respuesta a estrés.