PHF13 is an H3K4me3 epigenetic reader that participates in important biological processes, including transcription, DNA damage response, and the organization of chromatin structure. Aberrant regulation of PHF13 disrupts the epigenetic landscape of key transcription factors involved in the epithelial-to-mesenchymal transition and is linked to various cancers. This thesis reveals that PHF13 employs alternative mechanisms to differentially regulate chromatin organization, highlighting its diverse biological roles. I demonstrate that PHF13 can oligomerize through conserved structured regions in its N- and C-terminal domains, which enhances its chromatin affinity, leading to chromatin condensation and transcriptional changes. Remarkably, I discovered that PHF13 can also self-associate independently of these regulatory domains via intrinsically disordered regions. This alternative mechanism reduces its chromatin affinity, facilitating the formation of liquid- liquid phase separation-like foci and activating distinct transcriptional programs. Finally, I developed two PHF13 cell lines to fine-tune its expression, allowing for a more thorough exploration of its role in chromatin organization. My findings suggest that the intrinsic balance between PHF13’s structured and disordered regions plays a critical role in regulating its chromatin affinity, chromatin condensation, and transcriptional outcomes. Moreover, I propose that PHF13 can employ distinct mechanisms to modulate its chromatin functions in different biological processes.
PHF13 ist ein epigenetischer H3K4me3-Leser, der an wichtigen biologischen Prozessen wie Transkription, der Antwort auf DNA-Schäden und der Organisation der Chromatinstruktur beteiligt ist. Eine gestörte Regulierung von PHF13 stört die epigenetischen Prozesse wichtiger Transkriptionsfaktoren, die am Übergang vom Epithel zum Mesenchym beteiligt sind, und wird mit verschiedenen Krebsarten in Verbindung gebracht. In dieser Dissertation zeige ich, dass PHF13 verschiedene Mechanismen nutzt, um die Chromatinorganisation unterschiedlich zu regulieren, wodurch seine vielfältigen zellulären Rollen hervorgehoben werden. Ich weise nach, dass PHF13, mittels konservierter strukturierter Regionen in seinen N- und C-terminalen Domänen, Oligomere bildet und damit seine Chromatinaffinität erhöht, zu Chromatinkondensation beiträgt und zu transkriptionellen Veränderungen der Zelle führt. Zudem entdeckte ich, dass PHF13 sich unabhängig von diesen regulatorischen Domänen über intrinsisch ungeordnete Regionen selbst assoziieren kann. Diese alternative Assoziation reduziert die Chromatinaffinität, erleichtert die Bildung von flüssig-flüssig-phasentrennungsähnlichen Zuständen und aktiviert unterschiedliche transkriptionelle Programme. Schließlich habe ich zwei PHF13- Zellliniensysteme entwickelt, um seine Expression gezielt zu steuern und so eine detailliertere Untersuchung seiner Rolle in der Chromatinorganisation zu ermöglichen. Meine Ergebnisse deuten darauf hin, dass das intrinsische Gleichgewicht zwischen den strukturierten und ungeordneten Regionen von PHF13 eine entscheidende Rolle bei der Regulation seiner Chromatinaffinität, der Chromatinkondensation und transkriptionellen Ergebnisse spielt. Darüber hinaus schlage ich vor, dass PHF13 unterschiedliche Mechanismen einsetzen kann, um seine Chromatinfunktionen in verschiedenen biologischen Prozessen zu modulieren.
