Az apoptózis egy fiziológiás folyamat, kritikus a feleslegessé vált, vagy veszélyt jelentő sejtek eliminálásában. Nap mint nap több milliárd sejt hal el apoptózissal és takarítódik el a professzionális fagociták által, anélkül, hogy gyulladás alakulna ki. A sejthalál program egyik fontos résztvevője a transzglutamináz 2 (TGM2), amely egy multifunkcionális enzim, kritikus szerepet játszik az apoptótikus sejtek megfelelő felismerésében, eltakarításában, továbbá megakadályozza a gyulladáskeltő sejttartalom kijutását. Az enzim kifejetődése erősen megnövekszik a T-sejtek apoptózisa során a tímuszban. Az egér tímusz apoptótikusan meglehetősen aktív, mivel a sejtek több mint 90%-a elhal érésük és differen-ciálódásuk során. Emiatt az egér tímusz eredetű apoptótikus timociták kiváló modellrend-szert nyújtanak a TGM2 enzim szabályozásának tanulmányozásához olyan molekulák részvételével, amelyek jelen vannak a timikus környezetben in vivo. A disszertáció első részében azt vizsgáltam, hogy a tímuszban jelen lévő, makrofágok által szekretált molekulák, mint például a TGFβ, adenozin és retinoidok hogyan járulnak hozzá a TGM2 kifejeződéséhez génexpressziós szinten. Azt találtuk, hogy az adenozin együttműkö-dik a TGFβ és a retinsav által aktivált jelátviteli utakkal, ezáltal szignifikánsan növeli a Tgm2 gén kifejeződését az elhaló timocitákban in vitro. Továbbá, az adenozin az adenozin A2A recetor – adenilát cikláz útvonalon keresztül fejti ki hatását, hozzájárul a TGM2 gén és fehérje szintű kifejeződéséhez in vivo. Azt is megmutattuk, hogy az adenozin exrtacellulárisan keletkezik az apoptótikus timociták eltakarítása során, részben adenin nukleotidokból, amelyek a pannexin-1 csatornákon keresztül jutnak ki, mely egy újfajta együttműködésre világít rá a makrofágok és az apoptótikus sejtek között. A munkám második részében bemutattam, hogy a tímuszban jelenlévő mediátorok hogyan regulálják a Tgm2 gén kifejeződését különböző intergenikus regulátor elemeken. Az intergenikus szabályozó elemek szerepe eddig tisztzatlan volt a Tgm2 esetében a timocitákban. Hogy túllépjünk a technikai korlátokon, az ENCODE konzorcium által gene-rált teljes genom szintű ChIP-seq és DNase-seq adatokat használtunk, melyek kombinálásá-val feltártuk a gén lehetséges regulátor elemeit illetve enhanszer-specifikus RNS transzkriptek (eRNS) mérésével azonosítottuk azokat, amelyek funkcionálisan fontosak lehetnek a gén regulációja szempontjából. Munkánk egy újfajta stratégiát nyújt arra, hogyan azonosítsuk és karakterizáljuk egy gén szignál specifikus, funkcionális enhanszer készletét, teljes genom szintű adatokat használva és eRNS moleulák produkcióját mérve.

Apoptosis is a physiological process, critical for the elimination of cell types that are not needed or represent threat to the body. Day by day, billions of cells undergo apoptosis and cleared by professional phagocytes, without any inflammatory response. An important component of the cell death program is transglutaminase 2 (TGM2), which is a multifunctional enzyme, critical for proper apoptotic cell recognition and clearance and it also prevents the release of harmful, cytotoxic cell contents via its protein crosslinking activities. The enzyme is highly upregulated during T cell apoptosis in the thymus. The mouse thymus is very active apoptotically, because above 90% of the T cells die in the thymus during their maturation and selection. Based on this, mouse thymus-derived apoptotic thymocytes represent an excellent model system for studying the regulation of the enzyme by the molecules present in the thymic milieu in vivo. In the first part of my thesis, I present how thymus-specific molecules, known to be secreted by macrophages, for example TGF-β, adenosine and retinoids contribute to the upregulation of TGM2 at the gene expression level. We found that adenosine work in concert with TGF-β and retinoic acid to significantly enhance the level of Tgm2 in dying thymocytes in vitro. Moreover, adenosine acts via the adenosine A2A receptor – adenylate cyclase pathway and contributes to the upregulation of TGM2 in vivo. We also demonstrate that adenosine is produced extracellularly during the clearance of apoptotic thymocytes, partly from adenine nucleotides released by pannexin-1 channels, revealing a novel crosstalk between macrophages and apoptotic cells.
In the second part of my work, I present how thymus-specific mediators regulate the expression of Tgm2 using different intergenic regulator elements. Due to technical limitation, so far only the promoter region of the gene has been investigated in detail with the mostly artificial reporter assays. The role of intergenic regulatory elements remained elusive in the context of TGM2 in thymocytes. We overcome this limitation by exploiting genome-wide datasets of ChIP-seq and DNase-seq from the ENCODE consortium. We revealed the putative regulatory elements of the gene by the combination of these technologies and identified the ones that might be functionally important for gene regulation, measuring enhancer-specific RNA transcripts (eRNAs) by mimicking the activation of TGF-β, retinoic acid and adenosine triggered signaling pathways. Our study describes a novel strategy to identify and characterize the signal-specific functional enhancer set of a gene by integrating genome-wide datasets and measuring the production of eRNA molecules.