Genome-wide investigation of RNA biology features of mouse long non-coding RNAs

Die Weiterentwicklung der RNA Sequenzierung hat unser Verstandnis von Saugetier-genomen grundsatzlich verandert. Grose Teile unseres Genoms wurden lange Zeit nicht beachtet und als “junk DNA” bezeichnet, sie werden tatsachlich aber haufig in nicht-kodierende RNA transkribiert. Tausende lange nicht kodierende (lnc)RNAs sind mittlerweile in den Genomen von Mensch und Maus annotiert und eine faszinierende Frage ist, ob all diese lncRNAs funktionell sind. Einige Dutzend lncRNAs sind bereits ausgiebig erforscht worden und es herrscht nun Einigkeit, dass viele davon die Expression von Genen steuern konnen und damit auf die Entwicklungsbiologie sowie die Entstehung von Krankheiten Einfluss nehmen. Ahnliche lncRNAs wurden in bestimmte Kategorien eingeteilt um mogliche Funktionen besser prognostizieren zu konnen. Die bekanntesten dieser Kategorien sind intergenische, bidirektionale, antisense und enhancer lncRNAs und jeder davon wurden bestimmte RNA Biologie Eigenschaften und Funktionen zugesagt. Es wurde bereits spekuliert, dass die RNA Biologie jeder lncRNA eine Voraussetzung oder Folge einer bestimmten Funktion sein konnte. Nachdem der Grosteil der publizierten RNA Biologie Experimente jedoch mit unterschiedlichen lncRNA Annotationen, abweichenden Methoden und in verschiedenen Zelltypen gemacht wurden, konnen diese nur schwer miteinander verglichen werden. Daher habe ich Experimente durchgefuhrt um die drei RNA Biologie Merkmale RNA Stabilitat, nuklearer Export und Spleiseffizienz gemeinsam in zwei Zelltypen genomweit untersucht. Ich habe embryonale Stammzellen und embryonale Fibroblasten der Maus als Modelle gewahlt und nach RNA Sequenzierung und bioinformatischer Analyse herausgefunden, dass die RNA Biologie von lncRNAs zelltypspezifisch reguliert wird und sehr unterschiedlich zu mRNAs ist. Weiters zeige ich, dass die vier derzeitigen lncRNA Kategorien uberraschenderweise sehr ahnliche Eigenschaften haben und weder durch ihre RNA Biologie noch durch ihre genomischen Transkripteigenschaften unterscheidbar sind. Ich habe daher alle lncRNAs nach ihrer RNA Biologie kategorisiert und sechs Gruppen definiert, jede mit einem einzigartigen RNA Biologie Muster. Ich habe dabei herausgefunden, dass etwa die Halfte ahnliche Eigenschaften wie mRNAs hat und die andere Halfte ineffizient gespleist wird, instabil ist und kaum aus dem Nukleus exportiert wird. Zusatzlich habe ich alle Experimente in den entsprechenden Zelltypen der Ratte wiederholt und dabei entdeckt, dass die RNA Biologie Eigenschaften weitgehend zwischen Maus und Ratte konserviert sind. Wie die einzelnen RNA Biologie Eigenschaften von der Zelle reguliert werden ist grosteils unbekannt, jedoch zeige ich, dass sie mit einigen genomischen Transkripteigenschaften signifikant korrelieren. Insgesamt habe ich in dieser Studie 76 RNA Sequenzierungsbibliotheken erstellt und 4,1 Milliarden Reads generiert die ich mit 2,3 Milliarden weiteren publizierten Reads analysiert habe. Diese tief sequenzierten und gut kontrollierten Datensatze werden fur die wissenschaftliche Gemeinschaft auserordentlich hilfreich sein um lncRNA Forschung voran zu bringen.