Entschlüsselung p53-regulierter alternativer Transkription und Spleißen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Martin Fischer; Professor Dr. Steve Hoffmann
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460757154

Die Aufklärung von Mechanismen, die die Tumorentwicklung beeinflussen, ist ein wichtiges Ziel der Krebsforschung. Dazu stützen sich viele Untersuchungen auf quantitative Änderungen der mRNA. Neuere Studien belegen jedoch, dass auch die Änderungen der Isoformexpression eine Rolle in der Karzinogenese spielen kann. Die Mehrzahl der menschlichen Gene kann mehrere Transkripte produzieren, die für Proteine mit verschiedenen oder sogar antagonistischen Funktionen kodieren können. Zwei wesentliche Mechanismen, die zu dieser Isoformenvielfalt beitragen, sind das alternative Spleißen und die Nutzung alternativer Transkriptionsstartstellen (TSS). Beide Prozesse werden durch Transkriptionsfaktoren (TF) reguliert. Beispielsweise wurde gezeigt,dass das Spleißen von der TF-gesteuerten Promotoraktivität abhängen kann, die an die Elongationsrate gekoppelt ist. Ferner können Transkriptionsfaktoren die Spleißlandschaft durch Kontrolle der Expression von Spleißregulatoren verändern. Durch die Bindung an alternative Promotoren oder Enhancer kann die alternative Transkription sogar noch direkter beeinflusst werden. Auch die DNAMethylierung scheint die Verwendung alternativer Promotoren zu beeinflussen. Obwohl bekannt ist, dass TFen die Isoformenlandschaft beeinflussen, sind die zugrundeliegenden Mechanismen noch weitgehend ungeklärt. Dies gilt auch für den p53-Signalweg, der in den meisten Tumoren dereguliert ist. Das übergeordnete Ziel dieses Programms besteht darin eine Reihe von Protokollen und Methoden zu etablieren, um den Einfluss des Transkriptionsfaktors p53 auf die epigenomische und transkriptomische Landschaft zu analysieren. Hier konzentrieren wir uns speziell auf die Hypothese, dass der Transkriptionsfaktor p53 sowohl das alternative Spleißen reguliert als auch zur Verwendung alternativer Transkriptionsstartstellen bei direkten und indirekten Zielgenen führen kann. Die daraus resultierenden Isoformen können unter Umständen auch zur Tumorsuppressorfunktion von p53 beitragen. Wir schlagen vor, eine Reihe von Next Generation Sequenzierexperimenten und Auswertestrategien zu kombinieren, um p53-abhängige Isoformexpression, p53-abhängige Transkriptionsstartstellen, p53-induzierte Veränderungen des Epigenoms sowie das p53-abhängige alternative Spleißen zu identifizieren. Dadurch erhoffen wir uns, tiefere Einblicke in die zugrunde liegenden Mechanismen der TF-abhänigen Isoformproduktion zu gewinnen und schließlich eine Ressource bereitzustellen, die als Grundlage für zukünftige Forschungsvorhaben dienen kann. Darüberhinaus dient dieses Projekt als Blaupause für die umfassende Untersuchung der Wirkung von TFen auf epigenomischer und transkriptomischer Ebene. Die hier entwickelten bioinformatische Ansätze zur Integration quantitativer und qualitativer Änderungen des Transkriptoms mit Veränderungen der Chromatinstruktur und des DNA-Methyloms sollen es erlauben ähnliche Untersuchungen in Zukunft zu erleichtern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen