TP 1 - CancerTelSys

TMM-Marker des Genoms, Epigenoms und Transkriptoms

In Subprojekt SP1 erarbeiten wir eine erste Zusammenstellung von Merkmalen, die für aktive Telomererhaltungsmechanismen ("Telomere Maintenance Mechanism", TMM) relevant sind. Bereits erhobene Genexpressions-, DNA-Sequenz- und Methylomdaten werden ausgewertet, um Schlüsseleigenschaften der Telomerverlängerungsmechanismen in unterschiedlichen Tumorproben zu identifizieren. Gestützt auf die Analyse dieser Merkmale in Prostata- und Glioblastom-Tumorgewebeproben erstellen wir eine Liste von identifizierten deregulierten (epi)genomischen TMM-Merkmalen sowie eine Liste von RNAs, die für aktive TMMs charakteristisch sind. Diese Listen werden in die TelNet Datenbank integriert, die ebenfalls Gene beinhaltet, die für die Telomerbiologie relevant sind. Die TelNet-Datenbank ermöglicht eine systematische Evaluation der TM-Merkmale, ihre Integration in ein TM-Signalwegmodell und genomweite Mutationsanalysen von Krebsgenomen. Zusätzlich bringen wir die Entwicklung von Standard-Protokollen für die Analyse der Hochdurchsatz-Sequenzierdaten, insbesondere in Bezug auf nicht-kodierende RNAs, voran. Je nach Vorhandensein von alternativen Telomerverlängerungsmechanismen ("Alternative Lengthening of Telomeres", ALT) sind mehrere hundert vorhandene Tumorproben bereits bezüglich ihrer Telomerlängen-Heterogenität in ALT-positive und ALT-negative Tumoren eingestuft worden, wodurch eine erste grobe Gruppierung sofort erstellt werden kann. Das Subprojekt SP1 konzentriert sich hierbei auf die Analyse der Komponenten ATRX/DAXX/H3.3 in kindlichen Glioblastomen (GBM) und Riesenzelltumoren (GCTB) im Hinblick auf ihre Verbindung zur ALT in diesen Tumorentitäten. Diese Gene wiesen in Vorarbeiten der Arbeitsgruppen Pfister, Plass und Sauter sogenannte „Driver“-Mutationen auf, welche die Entstehung und das Wachstum von GBM und Prostatakrebs besonders stark begünstigen. Diese Mutationen gehen mit drastischen Änderungen des globalen DNA-Methylierungsmusters einher, welche ebenfalls als ein Parameter in die TMM-Analyse mit einbezogen werden. Weiterhin von besonderem Interesse sind bestimmte, mit dem aktiven TMM assoziierte Reparaturproteine.

Verbindung zwischen Histonveränderungen und alternativer Telomerverlängerung. Es wurden rekurrente, somatische Mutationen in H3F3A (dem Gen, das für die Histonvariante H3.3 kodiert) im kindlichen Glioblastom (GBM) sowie in Riesenzelltumoren (GCTB) identifiziert. Da die Veränderungen mit alternativer Telomerverlängerung (ALT) assoziiert sind, deutet dies auf eine Verbindung zwischen Modulation von Chromatinstruktur (durch unterschiedliche Histon- und DNA-Methylierung) und dem ALT-Phenotyp hin. Die K27M Transition in GBM beispielsweise, führt zu einer Inhibierung vom PRC2 Komplex und daher zu einer Abnahme von Histon 3 Lysin 27 Trimethylierung (H3K27me3), einer Histonmodifikation, die durch das Abschalten von Genen in ihrer Umgebung charakterisiert ist. Veränderungen der Aminosäure Glycin 34 (G34) (in GBM und GCTB) sind bislang wenig untersucht und könnten zu unterschiedlicher Regulierung der Histon 3 Lysin 36 Trimethylierung führen, eine Modifikation, die mit aktiver Transkription einhergeht. Abbildung adaptiert aus Lindroth AM & Plass C, Nat Genet. 2013.