Post on 08-Oct-2019
transcript
Definition lncRNAs
I long noncoding RNAs
I Lange > 200 basen
I Liegen zwischen anderen Genen (nicht AS)
I Codieren nicht fur Proteine (kein langer ORF)
I Schlechter Sequenzkonserviert als Proteine
I Zehntausende lncRNAs in Saugetieren
Funktion
Funktion bei ca. 300 bekannt
Wang, K and Chang, H (2011); Molecular Mechanisms of Long Noncoding RNAs,
Molecular Cell 43
Nicht exklusiv, eine RNA kann mehr als ein Wirkprinzip haben
Signale
Existenz der RNA ist SignalI Allel Spezifizitat
I KCNQ1ot1 (Paternal silencing of KCNQ1 cluster)I Air (Paternal silencing of Igf2r cluster)I Xist
I Anatomische Spezifitat (Hox-Cluster)I HOTAIR (distal, posterior)I Frigidair (anterior)
I eRNAsI Kalteinduziert (Pflanzen)
I COLDAIR, COOLAIR
I DNA BeschadigungI induziert von p53, befinden sich im Promoter von CDKN1AI lincRNA-p21 unterdruckt p53 pathway (fuhrt zu Apoptose)I PANDA (limitiert Apoptose)
Signale 2: 1/2-sbsRNAs
I Spezialfall
I STAU1 (Staufen) ist ein Protein, das mRNAs abbaut (SMD)
I Als Signal zum Abbau dient eine Sekundarstruktur im 3’UTR
I half-STAU1-binding site RNAs
I 1/2-sbsRNAs basenpaaren mit 3’UTR
I fuhrt zur Bildung des SignalsI Verschiedene Typen von 1/2-sbsRNAs
I Unterschiedliche targetsI Uberlappende targets
I Vielleicht auch bei anderen dsRNA bindenden Proteinen
Signale 3: Promoter RNAs
I RNAs, die von einem (alternativen) Promoter eine Genesabgeschrieben werden
I Beeinflussen Expression des entsprechenden Genes
I DHFR (Dihydrofolat reduktase)
Decoys
I ncRNAs dienen dazu, andere Molekule zu bindenI miRNA Sponges
I Meist zirkulare RNAsI haben viele Bindestellen fur bestimmte miRNAsI konnte zur Aufbewahrung dienen
I TERRA (Telomeric repeat containing RNAs)I Interagiert mit Telomerbildner (TERT)I Behindert dadurch moglicherweise Telomerverlangerung
I PANDAI bindet NF-YAI NF-YA ist Transkriptionsfaktor, der Apoptose aktiviert
I MALAT1I Bindet SpleißfaktorenI Fuhrt zu alternativem Spleißen
I Gas5I Ahmt DNA Bindemotiv von Glucocortoid Rezeptor nach
Guides
I ncRNAs leiten Proteinkomplexe zu ZielenI Oft epigenetische Modifikatoren
I Trithorax (TxG) - aktivierende HistonmodifikationenI Polycomb (PcG) - repremierende HistonmodifikationenI DNMT3B - de novo DNA Methylierung
I Konnen in cis und in trans wirkenI Cis:
I Xist: PRC2I Air: G9a (H3K9 methylation)I COLDAIRI pRNA (promoter assoziierte RNA) am rRNA promoter
(DNMT3B)
I Trans:I HOTAIR (PRC2), LincRNA-p21
Scaffolds
I ncRNAs als Gerust, von dem Komponenten eines Komplexeszusammengehlaten werden
I TERCI Stellt Template fur Telomer Repeat zu VerfugungI Bindet ausserdem reverse Transkriptase TERT
I HOTAIRI Bindet PRC2 und LSD1/CoREST/REST KomplexI LSD1 Komplex demethyliert H3K4 (deaktiviert also)
I ANRILI PRC2 und PRC1
RNA-DNA TriplexBiologie / Funktion
I Bindung von einzelstrangiger RNA an doppelstrangige DNA
I Sequenzspezifisch
I DNA muss nicht geoffnet werden
I Gute Eignung fur guide-Eigenschaft
I Cis oft palindromische Sequenzen
I Mogliche target sites in 93-94% der RefSeq Gene in Menschoder Maus
I Auch reine RNA oder DNA Triplexe sind moglich
RNA-DNA Triplex Beispiele
I DHFR (cis)
I pRNA (cis)I Fendrr
cis: Foxf1trans: Pitx1bindet PRC2 und MLL (TrX)
I Khps1 (cis)
I PARTICLE (cis), g9a, PRC2
I MEG3 (trans, TGF-β pathway) PRC2
I HOTAIR (trans, e.g. HOXB2) PRC2, LSD1
Li et al., (2016), RNA-DNA Triplex Formation by Long Noncoding RNAs; Cell
Chemical Biology
Chemie
Buske et al. (2012) Triplexator: Detecting nucleic acid triple helices in gemoic and
transcriptomic data. Genome Research 22
Chemie 2
I 3 Motive im drittem Strang:
T(U),C (Pyrimidin Motiv)
- T:AT, C+:GC Triaden in Hoogsten Konformation- theoretisch nur bei niedrigem pH
G,A (Purin Motiv)
- G:GC, A:AT Triaden reverse Hoogsten
G,T(U) (Purin-Pyrimidin Motiv)
- G:GC, T:AT Triaden Hoogsten oder reverse Hoogsten
Vorhersage von Triplexen, Triplexator
Definitionen
I TFO: Triplex formendes Oligonukleotid (Einzeltrang)
I TTS: Triplex Target Stelle (Doppelstrang)
Also bindet ein TFO an einer TTSPrediction in 3 Schritten:
1 Finde mogliche TTS
2 Finde mogliche TFO
3 Finde mogliche Triplexe (i.e kompatible TTS-TFO Paare)
TTS prediction
is TTS(d , θ) Funktion
I d String (Doppelstrangige Sequenz, purinreicher Strang)I θ Constraints
- minimale und maximale Lange von d (n ≤ |d | ≤ m)- Enthalt nicht mehr als ε× |d | Fehler (Pyrimidine)- Enthalt nicht mehr als ω aufeinanderfolgende Pyrimidine- Enthalt mindestens g × |d | Guanine
Versuche immer, maximal große Triplexe vorherzusagen
TFO prediction
is TFO(s, µ, θ) Funktion
I s String (Einzelstrangige Sequenz)
I µ Motiv Typ ([C,T],[G,A] oder [G,T])I θ Constraints
- minimale und maximale Lange von s (n ≤ |s| ≤ m)- Enthalt nicht mehr als ε× |s| Fehler (wrt zu µ)- Enthalt nicht mehr als ω aufeinanderfolgende Fehler- Bindet eine TTS mit mindestens g × |s| Guaninen
TFO muss einzelstrangig sein!
TTS-TFO Kombination
is match(s, d , µ, θ) Funktion
I s, d Einzel und Doppelstrang, Einzelstrang is TFO(µ),Doppelstrang is TTS
I Keine indels (also |s| = |d |)I Fehler sind alle non-standard Triaden fur µ
Vor Kombination Filterung sinnvoll.