Promoter-terminator interactions in eukaryotic RNA polymerase II transcription

Abstract

Genové smyčky jsou chromatinové struktury, k jejichž vzniku dochází při fyzické interakci vzdálených oblastí DNA. Jelikož se tyto oblasti často podílejí na kontrole transkripčního cyklu, genové smyčky tvoří další úroveň regulace genové exprese. Tato práce shrnuje aktuální znalosti o genových smyčkách, přičemž se zaměřuje speciálně na smyčky vzniklé interakcemi promotorových a terminátorových oblastí genů transkribovaných pomocí eukaryotické polymerázy II. Jsou rozebrány smyčky objevené u kvasinkových genů, u savčího tumor supresoru BRCA1 a také u integrovaného genomu viru HIV-1, a to včetně mechanismů, jež pravděpodobně vedou k jejich vzniku. Jelikož byla nalezena spojitost mezi genovými smyčkami a transkripční pamětí u kvasinek, je popsán jejich fyziologický význam při tomto jevu. V souvislosti s přímým spojením BRCA1 a HIV-1 se závažnými lidskými chorobami je dále navržen obecný význam poruch ve funkci genových smyček při vzniku závažných patologických stavů. Klíčová slova: genové smyčky, chromatinové smyčky, konformace chromatinu, transkripční paměť, transkripce, genová exprese, regulace

Gene loops are chromatin structures formed by juxtaposition of distal genomic regions. Since these regions are often involved in transcription cycle control, gene loops therefore provide another mechanism of regulation of gene expression. This thesis summarizes recent findings about gene loops, focusing specifically on loops formed by interactions between promoter and terminator regions of genes transcribed by the eukaryotic RNA polymerase II. Different cases of gene loops discovered in several yeast genes, the mammalian BRCA1 tumor suppressor and the HIV-1 integrated provirus are described, including mechanisms that possibly lead to the formation of these structures. Since gene loops and interactions between promoter and terminator in yeast have been linked to the transcriptional memory, their involvement in this phenomenon is discussed. Finally, as BRCA1 and HIV-1 are directly linked to serious human diseases, the potential significance of alterations of gene loops in the development of various pathological conditions is presented. Keywords: gene loops, chromatin loops, chromatin conformation, transcriptional memory, transcription, gene expression, regulation