Authors:	Müller, Nadine
Title:	Regulation of the CRE and GC box activity by 5-formylcytosine, 5-carboxycytosine and 8-oxoguanine Regulierung der Aktivität der CRE- und GC-Box durch 5-Formylcytosin, 5-Carboxycytosin und 8-Oxoguanin
Online publication date:	4-Nov-2021
Year of first publication:	2021
Language:	english
Abstract:	The oxidation-induced DNA modifications 5-formylcytosine (5-fC), 5-carboxycytosine (5-caC) and 8-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxyguanine (8-oxoG) were recently implicated in regulating gene expression. However, the specific functions of the three nucleobase modifications at defined loci and the role of Base Excision Repair (BER) in the gene transcription control remain elusive. This investigation aimed to scrutinise the impact of a single 5-fC, 5-caC and 8-oxoG on the activity of cyclic adenosine monophosphate-response element (CRE) and GC box gene regulatory element placed upstream from the RNA polymerase II core promoter. Quantitative expression analysis in human cells revealed that 5-fC, 5-caC and 8-oxoG caused direct impairment of transcriptional activation. Promoter inhibition by 5-fC and 5-caC differed in the CRE and GC box gene regulatory element, with a particularly strong inhibition by 5-caC in the GC box. Interestingly, GC box inhibition by 8-oxoG was exclusively caused by modified bases in the purine-rich DNA strand. In addition to the negative effects of the primary base modifications on gene expression, BER of 5-fC, 5-caC and 8-oxoG triggered an apurinic-apyrimidinic endonuclease 1-dependent gene silencing mechanism, revealing a notable complexity of transcription regulation by 5-fC, 5-caC and 8-oxoG even in the simplest CRE and GC box promoters. Die DNA-Modifikationen 5-Formylcytosin (5-fC), 5-Carboxycytosin (5-caC) und 8-Oxo-7,8-dihydro-2′-desoxyguanin (8-oxoG) entstehen durch Oxidation von Nukleobasen und können die Genexpression bereits ab einer Häufigkeit von einer Base pro Promotor maßgeblich beeinflussen. Die Funktionen der drei DNA-Modifikationen an bestimmten Genlokussen und die Rolle der Basenexzisionsreparatur (BER) bei der Steuerung der Gentranskription sind jedoch nach wie vor ungeklärt. Ziel dieser Untersuchung war es, die Auswirkungen eines einzelnen 5-fC, 5-caC und 8-oxoG auf die Aktivität der regulatorischen Promotorelemente zyklischen Adenosinmonophosphat-Reaktionselements (CRE) und GC-Box stromaufwärts des RNA-Polymerase-II-Kernpromotors zu untersuchen. Quantitative Expressionsanalysen in menschlichen Zellen zeigten, dass 5-fC, 5-caC und 8-oxoG die Aktivierung der Transkription direkt beeinträchtigen können. Die negativen Effekte von 5-fC und 5-caC auf die Promotoraktivität unterschieden sich in der CRE und GC-Box, wobei die Promotorhemmung durch 5-caC in der GC-Box besonders stark war. Interessanterweise trat eine Hemmung der GC-Box Aktivität durch 8-oxoG ausschließlich im purinreichen DNA-Strang auf. Zusätzlich zu den negativen Auswirkungen der primären Basenmodifikationen auf die Genexpression löste die BER von 5-fC, 5-caC und 8-oxoG einen von der apurinisch-apyrimidinischen Endonuklease 1 abhängigen Genstilllegungsmechanismus aus. Zusammenfassend zeigt diese Studie eine bemerkenswerte Komplexität der Transkriptionsregulation durch 5-fC, 5-caC und 8-oxoG selbst in den einfachsten CRE- und GC-Box-Promotoren auf.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics 570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-6400
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-openscience-f1bac13b-a416-4bca-a103-ad54dfac7e2b1
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	CC BY-ND
Information on rights of use:	https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/
Extent:	258 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen