Analyse Transkriptionsfaktor definierender genomischer Abschnitte und systematische Charakterisierung langer nicht-kodierender RNAs, welche mit einem erhöhten Risiko der aggressiven Parodontitis assoziiert sind

• Antragsteller: Professor Dr. Arne Schäfer
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396785342

Die Parodontitis (PD) ist eine der weltweit häufigsten Entzündungserkrankungen und zeigt eine Heratibilität von 50%. Schwere Formen treten weltweit mit einer Prävalenz von 11% auf. Die orale Entzündung kann dabei große Bereiche der parodontalen Gewebe betreffen und stellt dadurch eine große Belastung für das Immunsystem dar. Detailliertes Wissen der genauen genetischen und molekularbiologischen Mechanismen, welche die individuellen Schritte in der Pathogenese der PD fördern, fehlt gegenwärtig. Um die wichtigsten Risikogene der PD zu identifizieren, haben wir eine genomweite Assoziationsanalyse (GWAS) im schwersten Krankheitsbilder PD, der aggressiven PD (AgP), durchgeführt. Durch die Integration der im GWAS mit AgP am stärksten assoziierten Nukleotidpolymorphismen und der mit ihnen in starkem Kopplungsungleichgewicht stehenden Varianten mit Daten des ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) Konsortium zu zelltypspezifischen genomischen Merkmalen, konnten wir putative kausale Varianten (PCVs) der AgP identifizieren. Diese haben mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine regulatorische Funktion in der Genexpression und sind mit einem stark erhöhten Krankheitsrisiko assoziiert. Um die Kausalität und Funktion der PCVs zu bestimmen, haben wir die nachstehenden Forschungsziele definiert: (1) Charakterisierung der funktionalen Effekte der Effektallele der nominierten PCVs und Identifikation der DNA-Bindeproteine durch EMSA (electrophoretic mobility shift assays). (2) Nachweis der identifizierten Effekte der Sequenzvarianten auf die Genexpression durch chromosomal integrierte Reporterassays. (3) Validierung der vorhergesagten Zielgene der PCVs durch Expressionsprofilierung und Proteinblotting nach Überexpression der identifizierten Transkriptionsfaktoren. Desweiteren sollen die drei in unserem GWAS mit AgP am stärksten assoziierten langen nichtcodierenden RNAs (lncRNAs) funktional charakterisiert werden, um Signalwirkketten mit Schlüsselcharakter für die Ätiologie der PD zu identifizieren. Dazu wird ihre Expression in primären Zellen von Blut und Gingiva durch CRISPR-dCas9 aktiviert und die jeweiligen RNA-Isoformen durch RACE-PCR (rapid amplification of cDNA-ends) bestimmt. Unterschiede im Transkriptionsprofil wird in aktivierten und nichtaktivierten transfizierten Zellen durch RNA Sequenzierung bestimmt. Die durch die lncRNAs regulierten Gene werden nachfolgend auf Proteinebene validiert. Die generierten Daten werden substantiell dazu beitragen, PCVs und lncRNAs mit besonderer Bedeutung für die PD zu charakterisieren und ätiologisch relevante Signalwirkketten zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen