Co-Regulation der Transkription durch DIDO3 und PHF3

Genexpression ist ein essentieller zellulärer Prozess, der die genetische Information der DNA in RNA kopiert. Spezialisierte Transkriptionsregulatoren stellen die präzise Regulierung der Genexpression sicher. In diesem Projekt werden wir uns auf zwei Transkriptionsregulatoren konzentrieren, DIDO3 (Death Inducer Obliterator 3) und PHF3 (PHD Finger Protein 3). Diese Proteine gehören zur Familie der SPOC (Spen paralogue and orthologue C-termininal)-Domänen-Proteine. Die SPOC-Domäne bindet die phosphorylierte C-terminale Domäne (CTD) der größten Untereinheit von RNA Polymerase II (Pol II). Die dynamische Phosphorylierung der Pol II CTD im Laufe des Transkriptionszyklus dient als Code, der von CTD-bindenden Domänen erkannt wird. Während frühe Stadien der Transkription durch Pol II, die an Serin-5 (pSer5) phosphoryliert ist, gekennzeichnet sind, ist ein Abfall von pSer5 und Anstieg von phosphoryliertem Serin-2 (pSer2) charakteristisch für produktive Elongation. Im Falle von DIDO3 und PHF3 ist das SPOC-abhängige Erkennen von pSer2 CTD essentiell für ihre Rekrutierung zu Pol II während der Transkriptionselongation. Wie genau diese beiden Proteine in der Transkriptionsregulation miteinander interagieren, ist bisher noch unklar. Um diese Frage zu beantworten, werden wir zunächst Zelllinien generieren, in denen wir eines oder beide Proteine gezielt abbauen können, und Veränderungen in der Genexpression untersuchen. Um ihre direkten Zielgene zu identifizieren, werden wir überprüfen, ob sie an die Gene binden, die sie regulieren. Danach werden wir den Mechanismus hinter ihrer Genregulation untersuchen, indem wir die genomische Verteilung von phosphorylierter Pol II und Transkriptionselongationsfaktoren analysieren. Wir werden weiters untersuchen, ob DIDO3 und PHF3 die Aktivität und Verteilung von Enzymen regulieren, die Phosphorylierungen an der Pol II CTD und Elongationsfaktoren anbringen oder entfernen. Um eine direkte Verbindung zwischen DIDO3/PHF3 und Phosphorylierung herzustellen, werden wir transkriptionelle Veränderungen zwischen Zelllinien, in denen diese Proteine fehlen, und Zelllinien, in denen die Phosphorylierung von Elongationsfaktoren gestört ist, vergleichen. Alles in allem wird dieses Projekt aufzeigen, wie DIDO3 und PHF3 Genexpression co-regulieren, indem sie die Phosphorylierungsdynamik während des Transkriptionszyklus modulieren. DIDO3 ist essentiell für die Entwicklung von Mäusen, während Mutationen von PHF3 mit neurologischen Defekten wie Microzephalie und Autismus in Verbindung stehen und die Expressionslevel von PHF3 in Glioblastomen häufig reduziert sind. Herauszufinden, wie DIDO3 und PHF3 Genexpression regulieren wird daher helfen zu verstehen, wie ihre Deregulierung zu Beeinträchtigungen in der Entwicklung und zu Krankheiten führen.