COL·LISIONS CANCERÍGENES LA PAUSA DE LA RNAPII EN EL FENOMEN DE COL·LISIÓ ENTRE LES MAQUINÀRIES DE TRANSCRIPCIÓ I REPLICACIÓ Introducció Objectius La RNA polimerasa II (RNAPII) és un enzim trobat en eucariotes que catalitza la transcripció del DNA. Tot i la seva gran rellevància, els mecanismes pels quals la pausa de la RNAPII actua generant inestabilitat genètica encara no estan del tot clars. Aquest treball està centrat en l’estudi d’un tipus de col·lisions que es dona entre la RNAPII i la DNA polimerasa durant la fase S del cicle cel·lular; on la pausa de la RNAPII interfereix en el procés de replicació, causant la parada de la forquilla de replicació i inestabilitat genètica. [1] Les marques d’histones tenen un paper força important en aquest fenomen, i són importants per entendre les interaccions entre els mecanismes de transcripció i replicació. Determinar el paper de la RNAPII en la inestabilitat genètica, concretament en el fenomen de col·lisió entre la DNA polimerasa i la RNA polimerasa II. Establir una possible relació entre la metilació d’histones que es dona en la replicació i transcripció, en relació al fenomen de col·lisió. Determinar diversos mecanismes implicats en un possible tractament per evitar aquest tipus de col·lisions, i en cas que sigui possible, trobar una possible relació entre ells. Paper de la H3K36 en la replicació del DNA H3K36me3 Paper de la H3K36 en la transcripció H3K36me2 dHypB H3K36me3 dMes-4 H3K36me2 Histone methyltransferases (HMT) RNAPII Col·lisions entre la DNA polimerasa i la RNAPII Com podem evitar-ho? Discussió Histone methyltransferases (HMT) ??? H3K36me1 H3K36me1 H3K36me1 Cdc45 Pas 1: Reconeixement de l’origen: Unió de ORC Inici fase G1 Pas 2: Selecció/ Activació Transició G1/S Cdc45 Actiu Inacti u Actiu Adaptat de Lin i Pasero [1] Adaptat de Humbert [2] H3K36me2 H3K36me3 H3K36me1? RNAPII Replisome Flavopiridol Ecdysone H3K36 me1? H3K36 me2 H3K36 me3 Ecdyso ne Flavopir idol RNA PII Repliso ma Adaptat de Lin i Pasero [1] Convergència de la RNAPII i la DNA polimerasa mentre viatgen per la doble cadena de DNA, causant interferència entre les dues maquinàries de transcripció i replicació. Col·lisió per direccions oposades entre les dues polimerases, induint la l’aturada de la forquilla de replicació. Les forquilles de replicació aturades són estructures fràgils, causants d’una possible inducció de recombinació homòloga, produint inestabilitat genè<ca i càncers. Imatge de Gisela Jiménez A B C RNA PII Replic ació Transcri pció Replisom a Inducció de la pausa de la RNAPII mitjançant Flavopiridol. S’ha vist que inhibeix la kinasa Cdk9/P_TEFb, bloquejant l’elongació de la RNAPII. [3] Anticorrelació en marques de H3K36me3/me1, suggereix funcions oposades per aquests dos estats de metilacióalternança entre replicació i transcripció. [5] Inducció de l’elongació de la RNAPII mitjançant Ecdysone. S’ha vist que promou l’ac<vació gènica. [4] El paper de la pausa de la RNAPII (a través de NELF i DSIF) en la inestabilitat genètica pot ser degut a la col·lisió en direcció oposada amb la forquilla de replicació, que al ser induïda la seva parada, genera recombinació homòloga descontrolada, trobada en cèl·lules canceroses. La pausa de la RNAPII és una causa de la interferència entre la replicació (H3K36me1) i transcripció (H3K36me2/3). Es podria estudiar el marcatge de H3K36me3 i -me1 en cèl·lules tractades amb FP i Ecd, i mirar la variació dels diferents nivells de metilació en funció de si s’ha induït la pausa o l’elongació de la RNAPII, i veure si això té algun efecte en l’activació de la replicació. L’anticorrelació que suporta la idea que la marca de H3K36me1 es dona quan la RNAPII no està transcrivint és podria corroborar millor estudiant directament la unió deCdc45, ja que la seva unió només es dona en l’activació de la replicació. [1] Yea-Lih L, Pasero P (2011). Interference Between DNA Replication and Transcription as a Cause of Genomic Instability. Current Genomics, 2012, Vol. 13, No.1. [2] Humbert P, (2013) Rapport de stage: Structure des chromosomes et origines de replication. Université Paul Sabatier III [3] Henriques T, Gilchrist DA, Nechaev S, Bern M, Muse GW, Burkholder A Fargo DC, Adelman K (2013) Stable Pausing by RNA Polymerase II Provides an Opportunity to Target and Integrate Regulatory Signals. Molecular Cell 52, 517–528. [4] Shlyueva D, Stelzer C, Gerlach D, Yάnez-Cuna JO, Rath M, Boryń LM, Cosmas DA, Stark A (2013) Hormone-Responsive Enhancer-Activity Maps Reveal Predictive Motifs, Indirect Repression, and Targeting of Closed Chromatin. Molecular Cell 54, 180–192. [5] Pryde F., Devanshi J., Kerr. A., Curley R., Mariotti FR., Vogelauer M. (2009) H3K36 Methylation Helps Determine the Timing of Cdc45 Association with Replication Origins. PLoS ONE, Vol. 4, Issue 6. Estudis que es podrien aplicar per estudiar la dinàmica de la RNAPII en el fenomen de col·lisió, per aprofundir en el coneixement de la regulació entre les maquinàries de replicació i transcripció. Gisela Jiménez Duran MCM brought to you by CORE View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk provided by Diposit Digital de Documents de la UAB
poster gigi A0 copia · 2017. 3. 10. · TRANSCRIPCIÓ I REPLICACIÓ! Introducció! Objectius! La RNA polimerasa II (RNAPII) és un enzim trobat en eucariotes que catalitza la transcripció
poster gigi A0 copia.pptxCOL·LISIONS CANCERÍGENES ! LA PAUSA DE LA
RNAPII EN EL FENOMEN DE COL·LISIÓ ENTRE LES MAQUINÀRIES DE
TRANSCRIPCIÓ I REPLICACIÓ!
Introducció! Objectius!
La RNA polimerasa II (RNAPII) és un enzim trobat en eucariotes que
catalitza la transcripció del DNA. Tot i la seva gran rellevància,
els mecanismes pels quals la pausa de la RNAPII actua generant
inestabilitat genètica encara no estan del tot clars. Aquest
treball està centrat en l’estudi d’un tipus de col·lisions que es
dona entre la RNAPII i la DNA polimerasa durant la fase S del cicle
cel·lular; on la pausa de la RNAPII interfereix en el procés de
replicació, causant la parada de la forquilla de replicació i
inestabilitat genètica. [1] Les marques d’histones tenen un paper
força important en aquest fenomen, i són importants per entendre
les interaccions entre els mecanismes de transcripció i
replicació.!
Ø Determinar el paper de la RNAPII en la inestabilitat genètica,
concretament en el fenomen de col·lisió entre la DNA polimerasa i
la RNA polimerasa II. !
Ø Establir una possible relació entre la metilació d’histones que
es dona en la replicació i transcripció, en relació al fenomen de
col·lisió. !
Ø Determinar diversos mecanismes implicats en un possible
tractament per evitar aquest tipus de col·lisions, i en cas que
sigui possible, trobar una possible relació entre ells.!
Paper de la H3K36 en la replicació del DNA!
H3K36me3!
H3K36me2!
Histone methyltransferases (HMT) !
RNAPII!
Col·lisions entre la DNA polimerasa i la RNAPII! Com podem
evitar-ho?!
Discussió!
H3K36me1! H3K36me1!
Cdc45!
Pas 1: Reconeixement de l’origen: Unió de ORC! Inici fase G1!
Pas 2: Selecció/ Activació! Transició G1/S!
Cdc45!
Adaptat de Humbert [2]!
!
procés de la replicació). En un estudi força recent centrat en
determinar el temps
d’associació de Cdc45 als orígens de replicació, s’ha vist que hi
ha relació entre la
marca de H3K36me3 i la H3K36me1. Una disminució de la tri-metilació
d’H3K36 i un
augment consegüent de la mono-metilació d’H3K36 en relació al temps
d’unió de
Cdc45 als orígens de replicació, suggereix funcions oposades per
aquests dos estats
de metilació. [11] Així doncs, proposen que la participació de la
marca H3K36
transcripcionalment induïda (me3) en la regulació del temps d’unió
de Cdc45 als
orígens de replicació proporciona una nova visió de com l’expressió
gènica pot afectar
a la dinàmica dels orígens de replicació, durant la fase S.
Aquests resultats, juntament amb els estudis d’inducció de pausa
(FP) i elongació
(Ecd) de la RNAPII, es podrien aplicar per estudiar la dinàmica del
fenomen de
col·lisió, per aprofundir en el coneixement de la regulació entre
les maquinàries de
replicació i transcripció.
Figura 4: Marc teòric de la inducció de la RNAPII per FP i Ecd en
relació a les maques de metilació de H3K36. Figura de Gisela
Jiménez
7. Discussió
En aquest estudi, basat en recerca bibliogràfica i fent referencia
als objectius esmentats a l’inici del treball, s’ha pogut
determinar la importància de la pausa de la RNAPII no només en el
procés d’elongació de la transcripció (pels factors NELF i DSIF),
sinó també en la gran influència que té en el procés de replicació.
Les col·lisions en direcció oposada entre la DNA polimerasa i la
RNAPII que es donen principalment als llocs fràgils comuns, són una
de les principals causes de la anormal pausa de la RNAPII, produint
la parada de la forquilla de replicació, i com a conseqüència, una
recombinació homòloga descontrolada que produeix inestabilitat
genètica, detectada en cèl·lules canceroses.
H3K36me2 H3K36me3
ma! Adaptat de Lin i Pasero [1] !
Convergència de la RNAPII i la DNA polimerasa mentre viatgen per la
doble cadena d e D N A , c a u s a n t interferència entre les dues
maquinàries de transcripció i replicació. !
Col · l i s ió pe r d i recc ions oposades entre les dues po l ime
rases , i ndu in t l a l’aturada de la forquilla de replicació.
!
Les forquilles de replicació aturades
són estructures fràgils, causants
d’una possible inducció de
recombinació homòloga, produint inestabilitat
genè<ca i càncers. !
Imatge de Gisela Jiménez!
Also, whether H3K36 methylation help orchestrating these two types
of machineries
remain completely unknown.
The objective of this project is to investigate how mono- and
tri-methylated
histone H3 on lysine K36 that are known to be involved in
transcription (H3K36me3
[4,6]) and in replication (H3K36me1 [11]) might be concomitantly
regulated to avoid
synchronous co-activation of transcription and replication
machineries. Our
preliminary results show that H3K36me1 patterns are anti-correlated
with H3K36me3
patterns, supporting the view that such antagonism serves to
activate either
transcription or replication. To further investigate this, we have
induced the blockage
or the induction of RNAPII passage through genes and followed the
levels of both
H3K36me1 and of H3K36me3. We obtained preliminary results
suggesting that the
levels of these two histone marks could be antagonistically
regulated.
Figure 2: Model for collision between RNAPII and DNA pol.[12]
A. Convergence of the two polymerase complexes along the template.
There is interference between converging replication and
transcription machineries.
B. Head-on collision between DNA and RNA polymerases induces a
pausing of the replication fork.
!
RNA PII!
Replic ació!
Transcri pció!
Replisom a!
Inducció de la pausa de la RNAPII mitjançant Flavopiridol. S’ha
vist que inhibeix la kinasa Cdk9/P_TEFb, bloquejant l’elongació de
la RNAPII. [3]!
Anticorrelació en marques de H3K36me3/me1, suggereix funcions
oposades per aquests dos estats de metilacióà alternança entre
replicació i transcripció. [5]!
Inducció de l’elongació de la RNAPII mitjançant Ecdysone. S’ha vist
que promou l’ac<vació gènica. [4]!
Ø El paper de la pausa de la RNAPII (a través de NELF i DSIF) en la
inestabilitat genètica pot ser degut a la col·lisió en direcció
oposada amb la forquilla de replicació, que al ser induïda la seva
parada, genera recombinació homòloga descontrolada, trobada en
cèl·lules canceroses. La pausa de la RNAPII és una causa de la
interferència entre la replicació (H3K36me1) i transcripció
(H3K36me2/3).!
Ø Es podria estudiar el marcatge de H3K36me3 i -me1 en cèl·lules
tractades amb FP i Ecd, i mirar la variació dels diferents nivells
de metilació en funció de si s’ha induït la pausa o l’elongació de
la RNAPII, i veure si això té algun efecte en l’activació de la
replicació. !
!
[1] Yea-Lih L, Pasero P (2011). Interference Between DNA
Replication and Transcription as a Cause of Genomic Instability.
Current Genomics, 2012, Vol. 13, No.1. ! [2] Humbert P, (2013)
Rapport de stage: Structure des chromosomes et origines de
replication. Université Paul Sabatier III! [3] Henriques T,
Gilchrist DA, Nechaev S, Bern M, Muse GW, Burkholder A Fargo DC,
Adelman K (2013) Stable Pausing by RNA Polymerase II Provides an
Opportunity to Target and Integrate Regulatory Signals. Molecular
Cell 52, 517–528. ! [4] Shlyueva D, Stelzer C, Gerlach D, Ynez-Cuna
JO, Rath M, Bory LM, Cosmas DA, Stark A (2013) Hormone-Responsive
Enhancer-Activity Maps Reveal Predictive Motifs, Indirect
Repression, and Targeting of Closed Chromatin. Molecular Cell 54,
180–192. ! [5] Pryde F., Devanshi J., Kerr. A., Curley R., Mariotti
FR., Vogelauer M. (2009) H3K36 Methylation
Helps Determine the Timing of Cdc45 Association with Replication
Origins. PLoS ONE, Vol. 4, Issue 6. ! ! !
Estudis que es podrien aplicar per estudiar la dinàmica de la
RNAPII en el fenomen de col·lisió, per aprofundir en el coneixement
de la regulació entre les maquinàries de replicació i transcripció.
!
Gisela Jiménez Duran!
MCM!
brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at
core.ac.uk
provided by Diposit Digital de Documents de la UAB