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Deciphering the crosstalk between A-to-I editing and N6-methyladenosine
Gregor Diensthuber
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Franz-Michael Jantsch
DOI
10.25365/thesis.70116
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11165.46753.396351-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Epitranskriptomik beschäftigt sich mit der Gesamtheit der chemischen Modifikation die auf RNA auftreten und von denen derzeit über 170 verschiedene bekannt sind (Boccaletto et al., 2018b). Diese Modifikationen stellen eine weitere Ebene zur Regulation der Genexpres-sion aber auch der Interaktion mit verschiedenen zellulären und organismischen Funktionen dar. Forschung in diesen Bereich wurde vor allem durch die Fortschritte in der DNA-Sequenzierung der letzten Jahre, aber auch durch die Erkenntnis dass manche Modifikatio-nen transient existieren und so direkt durch wechselnde äussere Bedingungen beinflusst werden können, vorangetrieben (Motorin and Marchand, 2021b).
Zu den zwei häufigsten Modifikationen in mRNAs zählen Inosine, die durch die Deaminie-rung von Adenosinen sowie N6-methyladenosine auch m6A genannt. Inosine werden durch eine Gruppe von Enzymen namens Adenosine Deaminases Acting on RNA (ADARs) einge-führt, während m6A durch einen mehrkomponentigen Methyltransferase Komplex ange-bracht wird (Eisenberg and Levanon, 2018; Huang, Weng and Chen, 2020). Interessanter Weise finden sich beide Modifikationen auf der Nucleobase Adenosin was die Vermutung nahe legt, dass noch unbekannte, regulatorische Elemente festlegen, wo auf dem Tran-skriptom welche der beiden Modifikationen angebracht wird. Diese Hypothese wurde durch Ergebnisse einer aktuellen Studie unterstützt, in der die Autoren einen starken Einfluss auf die Verteilung von Inosinen in Abwesenheit von m6A nachweisen konnten (Xiang et al., 2018a). Allerdings wurde dabei kaum auf den reversen Effekt, den Inosine auf die Vertei-lung von m6A haben könnten, eingegangen.
Um diese Wissenslücke zu füllen, wurde in dieser Studie der Einfluss von Inosinen auf die Verteilung von m6A mithilfe von MeRIP-seq in editing-defizienten Mäusen untersucht. Dies zeigte, dass die Abwesenheit von A-to-I editing die globale Verteilung von m6A im Tran-skriptom nicht beeinflusst. Allerdings wurden zwischen wildtyp und editing-defizienten Mäusen 113 differentiell methyltierte Regionen identifiziert. Weitere Analyse identifizierte 33 bekannte A-to-I editing Positionen, welche sich in der Nähe der differentiell methylierten Regionen befinden und die so deren Methylierungsstatus beeinflussen könnten. Die hier identifizierten Transkripte stellen optimale Substrate für Studien zum Mechanismus epitranskiptomischen Interaktionen dar.
Abstract
(Englisch)
The epitranscriptome, which by the time of writing this thesis consists of ~170 distinct modifications occurring on RNA (Boccaletto et al., 2018a), acts as an additional layer able to regulate and modify gene-expression by influencing several cellular processes. Recent advances in detecting these modifications as well as the discovery of their transient nature that allows them to respond to external stimuli has moved the field of epitranscriptomics into the spotlight of current RNA research (Motorin and Marchand, 2021a).
Two of the most abundant epitranscriptomic marks occurring on mRNA are inosines, gen-erated from the deamination of adenosines and N6-methyladenosine or m6A for short which results from the addition of a methyl group to the N6 position of the nucleobase. Adenosine deamination is catalyzed by a group of enzymes called Adenosine Deaminases Acting on RNA (ADARs) while m6A is set by a multicomponent methyltransferase complex (Eisenberg and Levanon, 2018; Huang, Weng and Chen, 2020). Intriguingly, both modifica-tions occur on adenosines suggesting that there might be an underlying regulatory mecha-nism that governs where on the transcriptome which modification is set. This possibility was further highlighted by a recent study that reported a strong influence of m6A on the transcriptomic distribution of A-to-I (Xiang et al., 2018a). However, the author’s proposed crosstalk was mainly based on effects of m6A on the deposition of inosines but lacked con-firmation of the reverse effect.
To further elucidate the effect of A-to-I editing on the deposition of m6A we performed MeRIP-seq on fully editing deficient mice. Our study shows that the global distribution of m6A on transcripts is unaffected by the absence of inosines in mouse brain tissue. However, a total of 113 sites appeared to be differentially methylated between wildtype and editing null mice. Furthermore, 33 reported editing sites are located in proximity to the differen-tially methylated regions potentially affecting their methylation status. The transcripts identified by this study present optimal substrates for further studying the mechanism be-hind epitranscriptomic crosstalk using a targeted editing approach.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
epitranscriptomic A-to-I editing m6A next generation sequencing
Schlagwörter
(Deutsch)
Epitranskriptomik RNA Editierung m6A
Autor*innen
Gregor Diensthuber
Haupttitel (Englisch)
Deciphering the crosstalk between A-to-I editing and N6-methyladenosine
Paralleltitel (Deutsch)
Entschlüsselung der Interaktion zwischen A-to-I Editierung und N6-methyladenosine
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
56 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz-Michael Jantsch
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC16461364
Utheses ID
59959
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |