Onset and maintenance of Airn non-coding RNA mediated imprinted expression in an in vitro embryonic stem cell model

Genomische Pragung ist ein epigenetisches Phanomen, welches die Expression bestimmter Gene in Saugetieren von nur einem der beiden elterlichen Allele darstellt. Gepragte Gene treten meistens in Clustern auf welche sowohl protein-kodierende als auch lange nicht-kodierende RNA (lnkRNA) Gene beinhalten. In dem gepragten Igf2r Cluster der Maus bewirkt die vaterlich exprimierten lnkRNA Airn das Stilllegen von Igf2r am selben Chromosom, dem eine Anreicherung von DNA Methylierung am unterdruckten Igf2r Promoter folgt. Es ist jedoch weder bekannt ob Airn oder die DNA Methylierung die genomische Pragung von Igf2r bewirkt noch ob die stilllegende Funktion von Airn an ein Zeitfenster wahrend der Entwicklung gebunden ist. Fur meine Untersuchungen habe ich embryonale Stammzellen (ESZ) verwendet, da wahrend deren Differenzierung der Beginn der genomischen Pragung von Airn und Igf2r nachvollzogen werden kann. Durch gezielte Genmodifikationen habe ich zwei induzierbare Systeme entwickelt, mit denen ich die Transkription von Airn wahrend der ESZ Differenzierung an- und abschalten kann. Die erste Zelllinie beinhaltet zwei loxP-Stellen die den Promoter von Airn flankieren. Durch Verwendung einer Tamoxifen induzierbaren CreER Rekombinase kann die Promotersequenz entfernt und die Transkription von Airn wahrend der ESZ Differenzierung abgeschaltet werden. Mit dieser Methode konnte ich zeigen, dass die kontinuierliche Transkription von Airn notwendig ist um die Stilllegung von Igf2r beizubehalten, jedoch nur bis der vaterliche Igf2r Promoter DNA methyliert wird. Weiters konnte ich beobachten, dass diese Methylierung unabhangig von Airn am Promoter erhalten bleibt. Die zweite Zelllinie exprimiert eine verkurzte, nicht funktionelle Form von Airn, wobei das Abbruchsignal wiederum von zwei loxP-Stellen flankiert wird. In diesem Fall wird durch CreER die durchgehende, funktionsfahige Form von Airn wahrend der ESZ Differenzierung wiederhergestellt. Mit diesen Zellen konnte ich zeigen, dass die unterdruckende Aktivitat von Airn gegenuber Igf2r an keinerlei Zeitfenster wahrend der Differenzierung gebunden ist. Auserdem konnte ich beobachten, dass die Stilllegung von Igf2r ohne DNA Methylierung auftreten kann. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse meiner Arbeit, dass wahrend ESZ Differenzierung die lnkRNA Airn unerlasslich aber auch ausreichend fur die Stilllegung von Igf2r ist. Daruberhinaus reprasentiert DNA Methylierung eine zusatzliche epigenetische Ebene um die Unterdruckung von Igf2r zu gewahrleisten.