Transcriptional control at DNA damage site

DNA lesions continuously challenge genome integrity and cell survival. To allow the survival of cells under genotoxic stress, eukaryotes have evolved a complex cellular system able to sense and respond to the damage, generally referred to as the DNA damage response (DDR). Among different kinds of lesions, DNA double-strand breaks (DBS) are the most dangerous and need to be efficiently repaired. We have shown that when the MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) complex senses the DSB, a plethora of events happen in the surrounding of the lesion, such as the recruitment of RNA Polymerase II and its cofactors, to induce the de-novo transcription of damage-induced long non-coding RNAs. These transcripts are retained chromatin bound and are subsequently processed by DICER and DROSHA into DNA-damage-response RNAs (DDRNAs). In an apparently contradictory scenario, it is well established that DSB dumper transcription of canonical genes for hundreds of kilobases around the DSB, an event called damage-induce transcriptional silencing in cis (DISC). Here we show that the activity of the MRN complex together with DROSHA is key to induce DISC at site of break and that miRNAs are not involved in DISC. Different post-translational modifications of DDR protein factors are important in modulating their activity and engagement in different DNA repair pathways. PRMT1 (an arginine methyl transferases) has been shown to methylate components of the large DROSHA complex and DDR proteins. Thus, in this thesis we tested if PRMT1 might modulate DROSHA activity in DDR activation.

Controllo della trascrizione al sito di danno al DNA. Le lesioni al DNA mettono costantemente alla prova l’integrità del genoma e la sopravvivenza delle cellule. Per garantire la sopravvivenza cellulare in condizioni di stress genotossico, gli Eucarioti hanno sviluppato un complesso sistema cellulare capace di percepire il danno e reagire, generalmente chiamato risposta al danno al DNA (DDR). Tra le diverse tipologie di lesioni, la rottura del doppio filamento del DNA (DSB) è la più pericolosa e deve essere riparata in modo efficace. Abbiamo dimostrato che, quando il complesso MRE11-RAD50-NBS1 (MRN) percepisce il DSB, in corrispondenza della lesione accadono una serie di eventi come, ad esempio, il reclutamento dell’RNA polimerasi e dei suoi cofattori al fine di indurre la trascrizione de-novo dei cosiddetti damage-induced long non coding RNAs. Questi trascritti si mantengono legati alla cromatina e vengono successivamente processati da DICER e DROSHA, formando i DNA-damage-response RNAs (DDRNAs). In uno scenario apparentemente contraddittorio, è risaputo che a cavallo del DSB la trascrizione dei geni canonici viene repressa per migliaia di kilobasi attorno, un evento generalmente chiamato silenziamento trascrizionale in cis indotto dal danno (DISC). Considerando che MRN è responsabile del reclutamento di DROSHA al danno, qui abbiamo dimostrato che l’attività del complesso MRN è un fattore chiave per indurre il DISC al sito di danno e che i microRNA non sono coinvolti nel DISC. L’attività delle proteine responsabili della risposta al danno al DNA è modulata da diverse modificazioni post-traduzionali. PRMT1 (enzima che catalizza la metilazione delle arginine) metila importanti fattori coinvolti nel riparo del danno e i componenti del complesso di DROSHA coinvolto nella biogenesi dei miRNA. Dunque, in questa tesi abbiamo testato la possibile modulazione da parte di PRMT1 nei confronti dell’attività di DROSHA nella risposta al danno al DNA.