Prot. P2022RSP2C - The role of liquid-liquid phase separation in suppressing R-loop mediated activation of innate immunity in cancer

Gli R-loop sono strutture persistenti a tre filamenti di acido nucleico composte da un ibrido DNA:RNA, da un DNA a singolo filamento (ss) spostato e da un overhang di ssRNA in coda. Gli R-loop coprono fino al 5% del genoma umano e agiscono come intermedi fisiologici in una varietà di processi biologici. Gli R-loop si arricchiscono nelle regioni altamente trascritte, nelle sequenze ricche di C/G e negli elementi ripetitivi come telomeri, centromeri e geni ribosomiali. Molteplici percorsi che comprendono gli enzimi RNaseH, le topoisomerasi, gli istoni chaperon e le elicasi impediscono la formazione non programmata di R-loop. Al contrario, un'alterata risoluzione dell'R-loop causa collisioni trascrizione-replicazione (TRC), o forche di replicazione in stallo che portano a stress da replicazione e instabilità genomica. Una serie di oncogeni, tra cui l'H-RASV12, favorisce l'accumulo di R-loop e l'instabilità genomica; al contrario, i principali soppressori tumorali limitano la formazione di R-loop, per salvaguardare la stabilità genomica. I telomeri dei vertebrati rappresentano un modello di riferimento per studiare la gestione degli R-loop in un contesto oncologico. La trascrizione delle ripetizioni tandem dei telomeri dà origine a RNA lunghi non codificanti (TERRA) contenenti ripetizioni telomeriche UUAGGG, che sono inclini a formare R-loop sui telomeri e sulle sequenze telomeriche interstiziali (ITS). In questa sede, indagheremo se gli R-loop non programmati ai telomeri e ad altre ripetizioni innescano l'aggregazione di paraspeckle per garantire un'efficiente risoluzione degli R-loop, la stabilità genomica e la fuga dall'attivazione mediata da cGAS/STING dell'immunità innata. La comprensione della biologia della gestione degli R-loop e delle relative vie di instabilità genomica nelle cellule tumorali, utilizzando i telomeri come sistema modello, fornirà nuovi spunti per lo sviluppo di approcci innovativi che mirano ad esacerbare l'instabilità genomica nelle cellule tumorali e a migliorare le risposte immunitarie anticancro.

R-loops are persistent three-stranded nucleic acid structures composed of a DNA:RNA hybrid, a displaced single-stranded (ss)DNA, and a trailing ssRNA overhang. R-loops cover up to 5% of the human genome and act as physiological intermediates in a variety of biological processes. R-loops are enriched in highly transcribed regions, C/G rich sequences and repetitive elements such as telomeres, centromeres and ribosomal genes. Multiple pathways comprising RNaseH enzymes, topoisomerases, histone chaperons and helicases prevent unprogrammed R-loop formation. Conversely, impaired R-loop resolution causes transcription-replication collisions (TRC), or stalled replication forks that lead to replication stress and genomic instability. A series of oncogenes including H-RASV12 drive R-loop accumulation and genomic instability, in contrast, major tumor suppressors limit R-loop formation, to safeguard genomic stability. Vertebrate telomeres represent a hallmark model to investigate R-loop management in a cancer relevant setting. Transcription of telomere tandem repeats gives rise to UUAGGG telomere repeat containing, long non-coding RNAs (TERRA), that are prone to form R-loops at telomeres and at interstitial telomeric sequences (ITSs). Here, we will investigate whether un-programmed R-loops at telomeres and other repeats trigger paraspeckle aggregation to ensure efficient R-loop resolution, genomic stability and escape from cGAS/STING mediated activation of innate immunity. Understanding the biology of R-loop management and related genomic instability pathways in cancer cells using telomeres as model system, will provide new inroads in developing innovative approaches that aim to exacerbate genomic instability in cancer cells and improves anti-cancer immune responses.