Funktion und Regulation von konvergenter antisense Transkription der RNA Polymerase II
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das menschliche Genom im Zellkern einer Zelle wird umfänglich durch die RNA Polymerase II (Pol II) transkribiert. Die Gentranskription ist kein einseitig gerichteter Vorgang (‘Sense’), sondern wird in der Regel von nicht-kodierender Transkription in entgegengesetzter Richtung (‘Antisense’) begleitet. Die Antisense Transkription stellt eine Hauptquelle nicht-kodierender RNA in menschlichen Zellen dar und hat genregulatorische Funktion. Wir haben eine genomweite Methode entwickelt, genannt ‘native elongating transcript sequencing (NET-seq)’, die es ermöglicht das ganze Spektrum von Sense und Antisense Transkription in menschlichen Zellen mit Einzelnukleotid-Auflösung zu bestimmen. Unsere NET-seq Analyse enthüllte eine neue Klasse von Antisense Transkription in der Promotor-nahen Region von Genen, die sogenannte ‘Konvergente Antisense Transkription (KAT)’. Grundlegende Aspekte zur Ursache und Funktion dieser Antisense Transkription waren unerforscht. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens haben wir neue und verbesserte Protokolle, unter anderem für die NET-seq Analyse, sowie bioinformatische Methoden entwickelt, um neue Einblicke in die mögliche Funktion und Bedeutung von KAT zu erhalten. Wir konnten zeigen, dass KAT überaus häufig bei menschlichen Genen auftritt. Von besonderer Bedeutung war die Entdeckung, dass KAT aktive Enhancer Regionen anzeigen kann. Dies ermöglichte uns tausende neue potentielle Enhancer innerhalb von aktiven Genen zu identifizieren. Enhancer sind wichtige Kontrollelemente der Genexpression, welche die Transkription von Genen verstärken können. Unser Forschungsprojekt konnte auch zeigen, dass die Transkription von Enhancern und damit auch von KAT direkt durch das BET Protein BRD4 reguliert wird. BRD4 spielt eine zentrale Rolle in der Transkriptionselongation. Wir haben zudem die bioinformatischen Verfahren zur Analyse Transkriptom-weiter Daten, die wir in diesem Projekt entwickelt haben, genutzt um die genetische Ursache sowie den Mechanismus einer seltenen erblichen Form des Progerie-Syndroms mitaufzuklären. Die Hauptergebnisse führten zu einem vollständigeren Bild der Genregulierung in menschlichen Zellen und eröffneten eine pränatale Diagnose für ein seltenes Progerie-Syndrom. Zukünftig werden wir, die in diesem Projekt entwickelten Methoden, verstärkt auf menschliche Krankheitsmodelle anwenden mit dem Ziel, die zugrundeliegenden Krankheitsmechanismen im Detail aufzuklären.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A BRD4-mediated elongation control point primes transcribing RNA polymerase II for 3′-processing and termination. Molecular Cell, 81(17), 3589-3603.e13.
Arnold, Mirjam; Bressin, Annkatrin; Jasnovidova, Olga; Meierhofer, David & Mayer, Andreas
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Conserved DNA sequence features underlie pervasive RNA polymerase pausing. Nucleic Acids Research, 49(8), 4402-4420.
Gajos, Martyna; Jasnovidova, Olga; van Bömmel, Alena; Freier, Susanne; Vingron, Martin & Mayer, Andreas
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Emerging roles of BET proteins in transcription and co‐transcriptional RNA processing. WIREs RNA, 14(1).
Eischer, Nicole; Arnold, Mirjam & Mayer, Andreas
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Neue Einblicke in die Genregulation mittels funktioneller Multiomik. BIOspektrum, 28(3), 276-278.
Bressin, Annkatrin & Mayer, Andreas
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A progeroid syndrome caused by a deep intronic variant in TAPT1 is revealed by RNA/SI‐NET sequencing. EMBO Molecular Medicine, 15(2).
Nabavizadeh, Nasrinsadat; Bressin, Annkatrin; Shboul, Mohammad; Moreno, Traspas Ricardo; Chia, Poh Hui; Bonnard, Carine; Szenker‐Ravi, Emmanuelle; Sarıbaş, Burak; Beillard, Emmanuel; Altunoglu, Umut; Hojati, Zohreh; Drutman, Scott; Freier, Susanne; El‐Khateeb, Mohammad; Fathallah, Rajaa; Casanova, Jean‐Laurent; Soror, Wesam; Arafat, Alaa; Escande‐Beillard, Nathalie ... & Reversade, Bruno
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High-sensitive nascent transcript sequencing reveals BRD4-specific control of widespread enhancer and target gene transcription. Nature Communications, 14(1).
Bressin, Annkatrin; Jasnovidova, Olga; Arnold, Mirjam; Altendorfer, Elisabeth; Trajkovski, Filip; Kratz, Thomas A.; Handzlik, Joanna E.; Hnisz, Denes & Mayer, Andreas
