dc.contributor.author
Gerhards, Niklas
dc.date.accessioned
2022-11-25T09:40:15Z
dc.date.available
2022-11-25T09:40:15Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/35748
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-35463
dc.description.abstract
Enhancers and promoters are DNA sequences whose physical proximity, through chromatin looping, is a necessary condition to initiate gene transcription. Functional chromatin interactions are limited by topologically associating domains (TADs), structural regulatory units of the genome that constrain enhancer-promoter crosstalk. Recent studies have elucidated that an important role of the CCCTC-binding factor (CTCF) regulates in theT processes of TAD and loop formation. However, it remains unclear whether CTCF is indispensable to mediate enhancers-promoter interactions and to achieve precise spatio-temporal patterns of gene expression during development.
To investigate this, we systematically deleted CTCF-binding motifs at the Epha4 locus in mice using CRISPR-Cas9 and evaluated the effects on chromatin organization and gene expressionfunctional consequences in vivo. We focused on two CTCF sites associated to an enhancer-promoter interaction that occurs during mouse limb development. Analysis of genome architecture showed that CTCF binding site deletions induce a complete depletion of enhancer-promoter interactions. Analysis of Epha4 expression levels revealed that while the enhancer-promoter loop is disrupted, up to 50% of physiological expression levels are be retained.
Our results suggest that the baseline proximity generated by topologically associated domains (TADs can be sufficient to fail-safe expressional output during developmentis sufficient to yield a certain amount of expressional output. Previous research on TADs has stressed their insulating properties - highlighting their function of restricting enhancer-promoter contacts over TAD boundaries. Our results stresshighlight an additional function of TADs in supporting enhancer-promoter communication and in sustaining developmental gene expression.
en
dc.description.abstract
Enhancer und Promotoren sind DNA-Sequenzen, deren physische Nähe durch Chromatin-Schleifenbildung eine notwendige Voraussetzung für die Einleitung von Gentranskription ist. Solche Enhancer-Promoter-Interaktionen werden durch topologisch assoziierende Domänen (TADs) eingeschränkt.
Neuere Studien haben gezeigt, dass der CCCTC-Bindungsfaktor (CTCF) die TAD und Chromatin-Schleifenbildung reguliert. Es bleibt jedoch unklar, ob CTCF unverzichtbar ist, um Enhancer-Promoter-Interaktionen zu vermitteln und präzise räumlich-zeitliche Muster von Genexpression während der
Entwicklung zu erzielen.
Um dies zu untersuchen, haben wir mit CRISPR-Cas9 systematisch CTCF-Bindungsmotive am E-pha4-Locus bei Mäusen deletiert und die Auswirkungen auf Genexpression und Chromatin-Architektur in vivo ausgewertet. Wir konzentrierten uns auf zwei Bindungsmotive, die mit einer Enhancer-Promoter-Interaktion verbunden sind, welche während der Entwicklung der Extremitäten der Maus
auftritt. Die Analyse der Genomarchitektur zeigte, dass die Deletionen der CTCF-Bindungsstelle eine
vollständige Erschöpfung der Enhancer-Promoter-Interaktionen induzieren. Die Analyse der Epha4-
Expressionsniveaus zeigte, dass während die Enhancer-Promoter-Schleife unterbrochen ist, bis zu
50% des physiologischen Expressionsniveaus erhalten bleiben.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die durch topologisch assoziierte Domänen (TADs) erzeugte Basisfrequenz an Enhancer-Promoter-Kontakten ausreicht, um eine bestimmte Menge an expressivem Output zu erzielen. Frühere Forschungen über TADs haben hauptsächlich ihre isolierenden
Eigenschaften betont - und ihre Funktion der Einschränkung von Enhancer-Promoter-Kontakten über
TAD-Grenzen hinweg hervorgehoben. Unsere Ergebnisse unterstreichen eine zusätzliche Funktion
von TADs bei der Unterstützung der Enhancer-Promotor-Kommunikation und bei der Aufrechterhaltung von Genexpression in der Entwicklung.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
genome architecture
en
dc.subject
CTCF binding site deletions
en
dc.subject
gene regulation
en
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Effects of CTCF binding site deletions on genome architecture and gene expression in the Epha4 locus
dc.contributor.gender
unknown
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2022-11-25
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-refubium-35748-9
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access
dcterms.accessRights.proquest
accept