Beyond the chromosome: unravelling the interplay between inter-chromosomal genome architecture and mRNA biogenesis

In TRANS-3 svilupperemo il quadro teorico e sperimentale per comprendere la struttura e l'attività del genoma intercromosomico. Nonostante i progressi nel sequenziamento dei cromosomi e nella mappatura della loro organizzazione tridimensionale (3D), manca ancora un quadro completo della struttura del genoma 3D che descriva in dettaglio come i confini dei vari territori cromosomici si interfacciano funzionalmente tra loro. Per analogia, la nostra mappa del mondo non indica la maggior parte dei corridoi naturali o delle infrastrutture artificiali che collegano i paesi tra loro. Peggio ancora, capiamo a malapena come funzionano tali connessioni. Il mio recente lavoro ha identificato una delle poche interazioni funzionali del DNA intercromosomico (trans) conosciute fino ad oggi: una fabbrica di splicing che coinvolge oltre dieci cromosomi e orchestrata dalla proteina muscolo-specifica RBM20 attorno al suo bersaglio chiave, il pre-mRNA TTN. Ipotizzo che questo esemplifica il modo in cui la biogenesi dell'mRNA istruisce la formazione di domini di cromatina interagenti (TID) attorno alle fabbriche di mRNA, compartimenti nucleari che facilitano la regolazione genica. Verificheremo questa ipotesi generale analizzando i meccanismi e la funzione di un modello specifico e rilevante per la malattia: la fabbrica di splicing dell'mRNA RBM20. Esploreremo quindi l'impatto globale di queste normative. In primo luogo (WP1) valuteremo meccanicamente come si formano e agiscono le fabbriche di mRNA attraverso l'imaging dal vivo del posizionamento nucleare e delle dinamiche di splicing alternativo di un locus regolato da RBM20. In secondo luogo (WP2) esamineremo il ruolo fisiologico delle fabbriche di mRNA studiando gli effetti delle mutazioni associate alla malattia in RBM20 e nel regolatore del TTN GATA4, e della variabilità genetica nelle regioni regolatrici del TTN. Infine (WP3) svilupperemo e implementeremo una nuova pipeline per identificare, convalidare e studiare nuovi TID e fabbriche di mRNA attraverso la combinazione di biologia molecolare, bioinformatica, biochimica e biologia unicellulare. Nel complesso, TRANS-3 si avventurerà oltre la frontiera cromosomica verso una più profonda comprensione della struttura-funzione nucleare