Großskalige Untersuchung von Short-Read-Archiven zu Störungen in der Transkriptionsterminierung und zirkulärem Spleißen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Caroline Friedel
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417339504

Wir und andere haben kürzlich gezeigt, dass lytische Herpes-Simplex-Virus 1 (HSV-1)-Infektion und Salz- und Hitzestress zu einer Störung der Transkriptionsterminierung (DoTT) für die Mehrheit der menschlichen Gene führen. Dies führt wiederum zu massiver Transkription jenseits von Gen 3'-Enden (DoG-Transkription). In Anbetracht dessen, dass stress-induzierte Transkriptionsänderungen bereits intensiv untersucht wurden, ist es überraschend, dass DoTT/DoG-Transkription erst vor so kurzem entdeckt wurde. Der wahrscheinlichste Grund dafür ist, dass standardmäßige RNA-seq-Analysen sich meist nur auf bekannte Transkripte begrenzen und somit Transkription außerhalb von annotierten Genen ignorieren. Mittlerweile verlangen allerdings die meisten Fachzeitschriften, dass vor der Veröffentlichung von Manuskripten die zugehörigen Roh-Sequenzierungsdaten in Short-Read-Archiven wie z.B. die NCBI SRA eingereicht werden. Somit stehen die Rohdaten für eine Re-Analyse zur Verfügung auch wenn die ursprünglichen Studien DoTT/DoG-Transkription nicht untersucht haben. Während die schiere Größe von allen RNA-seq-Datensätzen innerhalb von Short-Read-Archiven es bisher unmöglich machte, eine umfassende Re-Analyse aller verfügbaren veröffentlichten Daten durchzuführen, machen jüngste Entwicklungen dies nun praktikabel. Diese Entwicklungen beinhalten zum einen neuartige Alignment-freie Methoden für die Indexierung und Suche in Read-Daten als auch für die schnelle Transkriptquantifizierung. Zum anderen stellt die recount2-Datenbank neuerdings Daten zu genom-weiter Read-Abdeckung und Spleißstellen für die Mehrzahl der humanen RNA-seq-Experimente in der SRA bereit. In dem beantragten Projekt schlagen wir vor, diese neuen Werkzeuge zu nutzen, um spezifische Fragen zu beantworten, die sich aus unserer ursprünglichen Analyse von HSV-1-Infektion und Hitze- und Salzstress ergeben. Zunächst planen wir, die Prävalenz und Ähnlichkeit von DoTT/DoG-Transkription unter verschiedenen Bedingungen und deren Konservierung zwischen Spezies zu charakterisieren. Zweitens werden wir die de novo-Produktion von zirkulären RNAs und ihre Induktion im Vergleich zu linearen RNAs unter verschiedenen Bedingungen untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir sowohl eine erneute Analyse der recount2-Daten verfolgen, um die DoTT/DoG-Transkription in einer Vielzahl von Bedingungen im Menschen schnell zu charakterisieren, als auch diese mit Alignment-freien Ansätzen kombinieren, um diese Analyse auf die verbleibende SRA und zirkuläre RNAs auszuweiten. Zusammengefasst wird dieses Projekt nicht nur darauf abzielen, wichtige biologische Fragen zu DoTT/DoG-Transkription und zirkulärem Spleißen auf SRA-weite Weise zu beantworten, sondern es wird auch als Machbarkeitsstudie dienen, um zu zeigen, dass die großskalige Untersuchung von SRAs nach spezifischen Transkriptionsereignissen sowohl machbar als auch nützlich ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen