MYCN-abhängige Transkriptionstermination und die Stressresistenz der Transkription

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Eilers
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438596161

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

MYCN ist eines von drei Genen der MYC-Familie und ein treibendes Onkogen bei vielen neuroendokrinen Tumorentitäten. Es kodiert für ein Kernprotein, das viele Merkmale eines Transkriptionsfaktors aufweist und global an aktive Promotoren und viele Enhancer bindet. In der Literatur ist vielfach dokumentiert, dass MYCN, wie auch sein Gegenspieler MYC, die Expression vieler Gene sowohl positiv als auch negativ beeinflussen und die globalen Transkriptionsraten potenziell erhöhen kann. Es war jedoch schwierig, die weit verbreitete Rolle von MYCN bei der Tumorentstehung durch Veränderungen in der Expression seiner Zielgene zu erklären, da MYCN nur sehr schwache Auswirkungen auf die Expression der großen Mehrheit der Gene mit MYCN-gebundenen Promotoren hat. Zu Beginn des Projekts hatten wir das MYCN-Interaktom identifiziert und seine Dynamik während des Zellzyklus untersucht. Dies deutete darauf hin, dass MYCN-Proteine die Verlängerung der Transkription mit der DNA-Replikation koordinieren könnten. Wir hatten auch herausgefunden, dass MYCN die vorzeitige Beendigung der Transkription fördern kann, wenn die RNA-Polymerase II (RNAPII) blockiert wird. Die Arbeit in diesem Projekt führte zu der Beobachtung, dass MYCN-Proteine in einem dynamischen Gleichgewicht zweier sehr unterschiedlicher Zustände existieren: erstens dem kanonischen DNA-gebundenen Zustand und zweitens einem RNA-gebundenen Zustand, da MYCN auf naszierende intronische RNA und die RNA-Abbaumaschinerie auf intronische RNA transloziert, wenn die Transkriptionsdehnung oder co-transkriptionelle Schritte bei der RNA-Verarbeitung gestört werden. Wir fanden heraus, dass MYCN ein direktes RNA-bindendes Protein ist und dass MYCN-Mutanten, die keine RNA binden können, zwar immer noch das Zellwachstum fördern und die Transkription verstärken können, aber Defekte bei der Koordinierung der Transkription mit der DNA-Replikation aufweisen und die resultierenden Zellen überempfindlich gegenüber DNA-schädigenden Substanzen sind. Zusammen mit den Arbeiten zu MYC, die aus den Arbeiten zu MYCN hervorgegangen sind, stützen unsere Daten ein Modell, in dem die Entlastung von Transkriptionsstress eine wichtige onkogene Funktion von MYCN ist. Aufbauend auf dieser Arbeit haben wir nun auch einen von MYCN abhängigen Transkriptionsterminationsweg identifiziert und gezeigt, dass die Beeinflussung dieses Weges das MYCN-getriebene Tumorwachstum in von Patienten abgeleiteten Xenotransplantationsmodellen unterdrückt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Ubiquitylation of MYC couples transcription elongation with double-strand break repair at active promoters. Molecular Cell, 81(4), 830-844.e13.
  Endres, Theresa; Solvie, Daniel; Heidelberger, Jan B.; Andrioletti, Valentina; Baluapuri, Apoorva; Ade, Carsten P.; Muhar, Matthias; Eilers, Ursula; Vos, Seychelle M.; Cramer, Patrick; Zuber, Johannes; Beli, Petra; Popov, Nikita; Wolf, Elmar; Gallant, Peter & Eilers, Martin
  
• MYC multimers shield stalled replication forks from RNA polymerase. Nature, 612(7938), 148-155.
  Solvie, Daniel; Baluapuri, Apoorva; Uhl, Leonie; Fleischhauer, Daniel; Endres, Theresa; Papadopoulos, Dimitrios; Aziba, Amel; Gaballa, Abdallah; Mikicic, Ivan; Isaakova, Ekaterina; Giansanti, Celeste; Jansen, Jennifer; Jungblut, Marvin; Klein, Teresa; Schülein-Völk, Christina; Maric, Hans; Doose, Sören; Sauer, Markus; Beli, Petra ... & Eilers, Martin
  
• MYCN recruits the nuclear exosome complex to RNA polymerase II to prevent transcription-replication conflicts. Molecular Cell, 82(1), 159-176.e12.
  Papadopoulos, Dimitrios; Solvie, Daniel; Baluapuri, Apoorva; Endres, Theresa; Ha, Stefanie Anh; Herold, Steffi; Kalb, Jacqueline; Giansanti, Celeste; Schülein-Völk, Christina; Ade, Carsten Patrick; Schneider, Cornelius; Gaballa, Abdallah; Vos, Seychelle; Fischer, Utz; Dobbelstein, Matthias; Wolf, Elmar & Eilers, Martin
  
• Association with TFIIIC limits MYCN localisation in hubs of active promoters and chromatin accumulation of non-phosphorylated RNA polymerase II. eLife, 13.
  Vidal, Raphael; Leen, Eoin; Herold, Steffi; Müller, Mareike; Fleischhauer, Daniel; Schülein-Völk, Christina; Papadopoulos, Dimitrios; Röschert, Isabelle; Uhl, Leonie; Ade, Carsten P.; Gallant, Peter; Bayliss, Richard; Eilers, Martin & Büchel, Gabriele
  
• PAF1c links S-phase progression to immune evasion and MYC function in pancreatic carcinoma. Nature Communications, 15(1).
  Gaballa, Abdallah; Gebhardt-Wolf, Anneli; Krenz, Bastian; Mattavelli, Greta; John, Mara; Cossa, Giacomo; Andreani, Silvia; Schülein-Völk, Christina; Montesinos, Francisco; Vidal, Raphael; Kastner, Carolin; Ade, Carsten P.; Kneitz, Burkhard; Gasteiger, Georg; Gallant, Peter; Rosenfeldt, Mathias; Riedel, Angela & Eilers, Martin
  
• The MYCN oncoprotein is an RNA-binding accessory factor of the nuclear exosome targeting complex. Molecular Cell, 84(11), 2070-2086.e20.
  Papadopoulos, Dimitrios; Ha, Stefanie Anh; Fleischhauer, Daniel; Uhl, Leonie; Russell, Timothy J.; Mikicic, Ivan; Schneider, Katharina; Brem, Annika; Valanju, Omkar Rajendra; Cossa, Giacomo; Gallant, Peter; Schuelein-Voelk, Christina; Maric, Hans Michael; Beli, Petra; Büchel, Gabriele; Vos, Seychelle M. & Eilers, Martin