Indagine sul ruolo di ADNP nel controllo degli Elementi Retrotrasponibili in cellule umane e murine attraverso l'editing del genoma

ADNP (Activity Dependent Neuroprotective Protein) is a multifaceted protein involved in various biological processes, including neuroprotection, gene expression regulation, and chromatin remodeling. Aberrant ADNP expression has been associated with tumors and rare neural developmental disorders (Sun et al. 2020). This study delves into ADNP's role in governing gene expression and shaping chromatin landscapes, specifically exploring its ability to bind repetitive DNA elements and its potential impact on retrotransposable element expression, critical for genome stability and gene regulation. Employing genome editing techniques such as CRISPR-Cas9 and auxin-inducible degron (AID) technologies, ADNP-depleted human and mouse models were generated to dissect its binding sites and functional implications. CHIP-seq analyses reveal ADNP's capacity to bind newly emerged and ancient retrotransposable elements, highlighting its adaptive nature across different biological contexts. Additionally, novel ADNP binding motifs were identified in murine SINE B2 and human ALU promoters, located in regions crucial for RNA polymerase III assembly. Based on these evidences, we hypothesize a new regulatory role for ADNP in inhibiting the transcription of these elements, potentially through competition with TFIIIC or interaction with chromatin remodelers. This research provides insights into the intricate functions of ADNP in genome regulation and contributes significantly to unraveling its complex regulatory networks, offering valuable perspectives on its role in controlling the expression of potentially harmful retrotransposable elements. The research was conducted at the European Institute of Oncology of Milan in Dr. Natoli's laboratory and under the supervision of Dr. Polletti Sara.

ADNP (Proteina Neuroprotettiva Dipendente dall'Attività) è una proteina multifunzionale coinvolta in una varietà di processi biologici, inclusa la neuroprotezione, la regolazione dell'espressione genica e il rimodellamento della cromatina. L'espressione anomala di ADNP è stata associata a tumori e, soprattutto, a rare patologie dello sviluppo neuronale (Sun et al. 2020). Questo studio si propone di esaminare il ruolo di ADNP nel regolare l'espressione genica e modellare la struttura della cromatina, concentrandosi sulla sua capacità di legare elementi ripetitivi del DNA e sull'eventuale influenza che questo legame può avere sull'espressione degli elementi retrotrasponibili, essenziali per la stabilità genomica e la regolazione genica. Attraverso l'utilizzo di tecniche di editing del genoma come la tecnologia di CRISPR-Cas9 e il sistema cellulare AID (degron inducibile da auxina), sono stati creati modelli murini e umani privi della proteina ADNP al fine di esaminare i suoi siti di legame e le implicazioni funzionali. Le analisi CHIP-seq hanno rivelato la capacità di ADNP di legare sia elementi retrotrasponibili appena emersi che antichi, evidenziando la sua flessibilità in contesti biologici diversi. Inoltre, sono stati identificati nuovi motivi di legame di ADNP nei promotori di SINE B2 murini e ALU umani, posizionati in regioni cruciali per l'assemblaggio della RNA polimerasi III. Sulla base di queste osservazioni, ipotizziamo un nuovo ruolo regolatorio di ADNP nell'inibire la trascrizione di questi elementi, potenzialmente attraverso la competizione con TFIIIC o l'interazione con proteine di rimodellamento della cromatina. Questa ricerca fornisce una panoramica più chiara sulle complesse funzioni di ADNP nella regolazione genomica e contribuisce significativamente alla comprensione delle sue intricate reti regolatorie, offrendo interessanti prospettive sul suo ruolo nel controllo dell'espressione di elementi retrotrasponibili potenzialmente dannosi. La ricerca è stata condotta presso l’Istituto Europeo di Oncologia di Milano nel laboratorio del Dottor Natoli e sotto la supervisione delle Dottoressa Polletti Sara.