Analysis of genomic regions bound and regulated by Ataxin-3

Abstract

Karlova Univerzita Farmaceutická fakulta v Hradci Králové Katedra farmakológie a toxikológie Študent: Martin Svoreň Školiteľ: PharmDr. Martina Čečková, Ph.D. Školiteľ-špecialista: Doc. Bernd Evert, Ph.D. Názov diplomovej práce: Analýza oblastí genómu viazaných a regulovaných ataxínom 3 Spinocerebelárna ataxia typu 3 (SCA3), známa tiež ako Machado-Josephova choroba, je dominantne dedičné neurodegeneratívne ochorenie. Je spôsobené mutantným proteínom ataxínom 3 (ATXN3), ktorý obsahuje abnormálne dlhý polyglutamínový segment kódovaný opakujúcim sa CAG kodónom. ATXN3 je schopný viazať DNA a interaguje s celým radom transkripčných faktorov. Tieto fakty poukazujú na priamu rolu ataxínu 3 v transkripcii. Je pravdepodobné, že mutantný ATXN3 spúšťa mnohé, vzájomne prepojené patogénne kaskády, vedúce k neuronálnej toxicite, no hlavný patomechanizmus zodpovedný za rozvoj tejto neurodegenratívnej choroby na molekulárnej úrovni ostáva neznámy. Nedávno sa sekvenovaním imunoprecipitovaných chromatínových fragmentov viazaných ataxínom 3 podarilo identifikovať 16 genómových oblastí, ktoré boli za účelom potvrdenia prítomnosti väzby ataxínu 3 na DNA ďalej analyzované pomocou PCR. Zvýšenú väzbovosť špecifickú pre ATXN3 vykázalo 5 oblastí v blízkosti týchto génov: CCAAT/enhancer viažúci proteín delta (CEBPD),...

Charles University Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of Pharmacology and Toxicology Student: Martin Svoreň Supervisor: PharmDr. Martina Čečková, Ph.D. Specialized supervisor: PD Dr. Bernd Evert Title of diploma thesis: Analysis of genomic regions bound and regulated by Ataxin-3 Spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), also known as Machado-Joseph disease, is a dominantly inherited neurodegenerative disease. In SCA3, the disease protein ataxin-3 (ATXN3) contains an abnormally long polyglutamine (polyQ) tract encoded by CAG repeat expansion. ATXN3 binds DNA and interacts with transcriptional regulators pointing toward a direct role of ATXN3 in transcription. It is conceivable that mutant ATXN3 triggers multiple, interconnected pathogenic cascades leading to neurotoxicity, however, the principal molecular pathomechanism remains elusive. Here, PCR analyses of 16 ATXN3-bound genomic regions recently identified by next generation sequencing of immunoprecipitated ATXN3-bound chromatin fragments confirmed enriched binding of ATXN3 to 5 genomic regions next to genes encoding CCAAT/enhancer binding protein delta (CEBPD), period circadian clock-2 (PER2), phosphatase and tensin homolog (PTEN), serine protease inhibitor family F2 (SERPINF2) and thrombospondin-1 (THBS1). To investigate putative...