The Role of Transcription in Replication Blockage at Common Fragile Sites
Final Report Abstract
Common fragile sites (CFSs) sind genomische Regionen mit erhöhter DNA Bruchhäufigkeit, hervorgerufen durch Replikationsstress. Die Brüchigkeit der CFSs bildet eine kausale Grundlage in der Tumorentstehung. Trotz der Lokalisation von immer mehr CFSs zu den kodierenden Regionen extrem langer Gene konnte bisher nicht geklärt werden, worauf die erhöhte Instabilität speziell an CFSs beruht. Während meines Förderungszeitraums konnte ich die CFS- Bruchbildung mit der aktiven Transkription der sehr langen Gene in Verbindung bringen. Lange Gene bilden nur in jenen Zellen Brüche, in denen das entsprechende Gen exprimiert wird. Überdies konnte ich zeigen, dass die Transkripte der CFS-Gene, aufgrund ihrer extremen Länge, über einen Zeitraum von mehr als einem kompletten Zellzyklus gebildet werden. Das ist eine wichtige Besonderheit, welche die CFS-Gene von kürzeren stabilen Genen unterscheidet. Die Transkription fast aller Gene findet ausserhalb der S-Phase des Zellzyklus statt, um Kollisionen zwischen Trasnskription und Replikation zu vermeiden. Sehr lange Gene beinhalten demnach Abschnitte, die zeitgleich mit der Replikation der Genregion transkribiert werden. Ich fand ebenso heraus, dass alle untersuchten CFS Regionen spät, am Ende der S-Phase, replizieren. Diese späte Replikation kann allerdings keine CFS-Instabilität erklären, da die gleichen Regionen ebenfalls in solchen Zellen spät replizieren, in welchen das entsprechende CFS nicht bricht. Ich konnte überdies zeigen, dass speziell an CFSs die zellulären Prozesse der Transkription und der Replikation zeitgleich (innerhalb der späten S-Phase) aufeinander treffen. Letztlich konnte ich die Instabilität an CFSs verhindern, wenn co-transkriptionell auftretende RNA:DNA Hybride (R-loops) durch erhöhte RNase H1 Mengen verhindert wurden. Die Ergebnisse meiner Studien tragen massgeblich zur Klärung des Mechanismus der CFS Entstehung bei.
