DNA chip designed antisense oligodeoxynucleotides targeting EGFR MRNA for brain tumour therapy

Glioblastoma multiforme (GBM) is a malignant brain tumour for which there is currently no effective treatment regime. It is thought to develop due to the overexpression of a number of genes, including the epidermal growth factor receptor (EGFR), which is found in over 40% of GBM. Novel forms of treatment such as antisense therapy may allow for the specific inhibition of aberrant genes and thus they are optimistic therapies for future treatment of GBM. Oligodeoxynucleotides (ODNs) are small pieces of DNA that are often modified to increase their stability to nucleases and can be targeted to the aberrant gene in order to inhibit it and thus prevent its transcription into protein. By specifically binding to mRNA in an antisense manner, they can bring about its degradation by a variety of mechanisms including the activation of RNase H and thus have great potential as therapeutic agents. One of the main drawbacks to the utilisation of this therapy so far is the lack of techniques that can successfully predict accessible regions on the target mRNA that the ODNs can bind to. DNA chip technology has been utilised here to predict target sequences on the EGFR mRNA and these ODNs (AS 1 and AS2) have been tested in vitro for their stability, uptake into cells and their efficacy on cellular growth, EGFR protein and mRNA. Studies showed that phosphorothioate and 2'O-methyl ODNs were significantly more stable than phosphodiester ODNs both in serum and serum-free conditions and that the mechanism of uptake into A431 cells was temperature dependent and more efficient with the use of optimised lipofectin. Efficacy results show that AS 1 and AS2 phosphorothioate antisense ODNs were capable of inhibiting cell proliferation by 69% ±4% and 65% ±4.5% respectively at 500nM in conjunction with a non-toxic dose of lipofectinTM used to enhance cellular delivery. Furthermore, control ODN sequences, 2' O-methyl derivatives and a third ODN sequence, that was found not to be capable of binding efficiently to the EGFR mRNA by DNA chip technology, showed no significant effect on cell proliferation. AS 1 almost completely inhibited EGFR protein levels within 48 hours with two doses of 500nM AS 1 with no effect on other EGFR family member proteins or by control sequences. RNA analysis showed a decrease in mRNA levels of 32.4% ±0.8% but techniques require further optimisation to confirm this. As there are variations found between human glioblastoma in situ and those developed as xenografts, analysis of effect of AS 1 and AS2 was performed on primary tumour cell lines derived from glioma patients. ODN treatment showed a specific knockdown of cell growth compared to any of the controls used. Furthermore, combination therapies were tested on A431 cell growth to determine the advantage of combining different antisense approaches and that of conventional drugs. Results varied between the combination treatments but indicated that with optimisation of treatment regimes and delivery techniques that combination therapies utilising antisense therapies would be plausible.

Impacto do lodo de esgoto na comunidade bacteriana do solo: avaliação por microarranjo de DNA

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Real-time detection of DNA hybridization and melting on oligonucleotide arrays by using optical wave guides.

The challenge of the Human Genome Project is to increase the rate of DNA sequence acquisition by two orders of magnitude to complete sequencing of the human genome by the year 2000. The present work describes a rapid detection method using a two-dimensional optical wave guide that allows measurement of real-time binding or melting of a light-scattering label on a DNA array. A particulate label on the target DNA acts as a light-scattering source when illuminated by the evanescent wave of the wave guide and only the label bound to the surface generates a signal. Imaging/visual examination of the scattered light permits interrogation of the entire array simultaneously. Hybridization specificity is equivalent to that obtained with a conventional system using autoradiography. Wave guide melting curves are consistent with those obtained in the liquid phase and single-base discrimination is facile. Dilution experiments showed an apparent lower limit of detection at 0.4 nM oligonucleotide. This performance is comparable to the best currently known fluorescence-based systems. In addition, wave guide detection allows manipulation of hybridization stringency during detection and thereby reduces DNA chip complexity. It is anticipated that this methodology will provide a powerful tool for diagnostic applications that require rapid cost-effective detection of variations from known sequences.

Rapid diagnosis in pediatric infectious diseases: The past, the present and the future

The focus of rapid diagnosis of infectious diseases of children in the last decade has shifted from variations of the conventional laboratory techniques of antigen detection, microscopy and culture to that of molecular diagnosis of infectious agents. Pediatricians will need to be able to interpret the use, limitations and results of molecular diagnostic techniques as they are increasingly integrated into routine clinical microbiology laboratory protocols. PCR is the best known and most successfully implemented diagnostic molecular technology to date. It can detect specific infectious agents and determine their virulence and antimicrobial genotypes with greater speed, sensitivity and specificity than conventional microbiology methods. Inherent technical limitations of PCR are present, although they are reduced in laboratories that follow suitable validation and quality control procedures. Variations of PCR together with advances in nucleic acid amplification technology have broadened its diagnostic capabilities in clinical infectious disease to now rival and even surpass traditional methods in some situations. Automation of all components of PCR is now possible. The completion of the genome sequencing projects for significant microbial pathogens, in combination with PCR and DNA chip technology, will revolutionize the diagnosis and management of infectious diseases.

Phosphorylation du CTD de l'ARN polymérase II et impact de l'histone H2A.Z sur le positionnement des nucléosomes chez S. cerevisiae

La phosphorylation du domaine C-terminal de l’ARN polymérase II permet à ce complexe protéique d’exécuter la transcription des gènes, en plus de coupler à la transcription des événements moléculaires comme la maturation des ARNm. Mes résultats montrent que même si cette phosphorylation suit un patron similaire à l’ensemble des gènes, il existe des exceptions pouvant être dues à des mécanismes alternatifs de phosphorylation du CTD. Le présent ouvrage s’intéresse également au rôle qu’occupe la variante d’histone H2A.Z dans l’organisation de la chromatine. Des études précédentes on montré que le positionnement de certains nucléosomes le long de l’ADN serait influencé par H2A.Z et aurait une influence sur la capacité de transcrire les gènes. Par une approche génomique utilisant les puces à ADN, j’ai cartographié l’impact de la délétion de H2A.Z sur la structure des nucléosomes. Enfin, des résultats intéressants sur la dynamique d’incorporation de H2A.Z à la chromatine ont été obtenus.

Étude de l’expression de « Bcl-2 modifying factor » (Bmf) et son implication dans la néphropathie diabétique

Objectif : Étudier les mécanismes apoptotiques impliqués dans la néphropathie diabétique en identifiant les gènes responsables de l’apoptose et activés par les espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules de tubules proximaux rénaux (RPTC) de différents modèles diabétiques. Méthodes : Une hybridation par puce à AND a été réalisée sur les ARN extraits à partir de RPTC de souris heterozygotes db/m+, db/db and db/db catalase (CAT)-transgénique (Tg) de 20 semaines. Des expériences de PCR en temps réel et d’immunohistochimie réalisées sur ces modèles et sur le modèle ou le diabète avait été induit par traitement au streptozotocin (STZ) ont permis de valider les gènes apoptotiques identifiés par puce à ADN. Des RPTC immortalisées de rat ont été utilisées pour montrer l’activité de ces gènes apoptotique et la régulation de leur expression. De plus, une étude additionnelle réalisée sur des sections rénales provenant de patients diabétiques et non diabétiques a démontré également une surexpression de ces gènes apoptotiques dans les IRPTC. Résultats: L’expression de Bcl-2-modifying factor (Bmf), une protéine apoptotique, semble augmentée dans les RPTC de souris db/db comparé aux souris contrôles db/m+, ou aux souris db/db CAT-tg. La surexpression de Bmf a également été identifiée dans les RPTC du modèle diabétique STZ. La normalisation de l’hyperglycémie chez ces souris par traitement à l’insuline semble normaliser également l’expression de Bmf. In vitro, la surexpression du cDNA de Bmf dans les RPTC promouvoit l’apoptose et augmente l’activité de caspase 3. La stimulation de RPTC de Rat avec le glucose élevé (25mM de D-glucose) semble augmenter l’expression de Bmf et le traitement de ces cellules avec la roténone, les Diphénylène iodonium, la catalase et l’apocynine semble renverser cette stimulation. L’inhibition de Bmf avec un siRNA semble réduire l’apoptose induite par le glucose élevé. L’expression de Bmf a également été démontrée dans les RPTC de patients diabétiques. Conclusion: Ces résultats ont démontré une surexpression de Bmf dans les RPTC de différents modèles diabétiques et suggèrent son potentiel rôle dans la régulation de l’apoptose et de l’atrophie tubulaire chez les diabétiques.

Biomimese biologischer Membranen: Konzeptionierung, Synthese und biophysikalische Charakterisierung einer Hierarchie festkörpergestützter Mimikry biologischer Membranen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei neue Modelle zur funktionellen Mimiese biologischer Membranen im Bereich der Bionanotechnologie entwickelt. Um den Rahmen der notwendigen Faktoren und Komponenten für biomimetische Membranmodelle abzustecken, wurde das biologische Vorbild im Bezug auf Zusammensetzung, Organisation und Funktion analysiert. Die daraus abgeleiteten Erkenntnisse erlauben das Erreichen von biologisch relevanten Membranwiderständen im Bereich von mehreren MOhm cm2 und eine gute lokale Fluidität. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer Hierachie unterschiedlich stark von der Festkörperoberfläche entkoppelter Membranen zur Vergrößerung des submembranen Raumes. Diese Ziele konnten realisiert werden. Das auf archaealen Etherlipiden basierende DPTL-System wurde analog dem biologischen Vorbild stereoselektiv synthetisiert und ist in der Lage die Membran bei maximaler Elongation des TEG-Spacers mit mehr als 2 nm von der Oberfläche zu entkoppeln. Die erzielten Wiederstände liegen im hohen ein- bis zweistelligen MOhm-Bereich, die Kapazität entspricht mit 0,5 µF cm-2 ebenfalls dem Wert biologischer Membranen. Die Membraneigenschaften wurden mit Hilfe von SPS, EIS, IR-Spektroskopie, QCM, AFM und Kontaktwinkelmessungen charakterisiert. Die Funktionalität und lokale Fluidität der DPTL-Membran konnte anhand des Valinomycin vermittelten K+-Transports über die Membran gezeigt werden. Fluide Elektroden oder laterale Verdünnung mit TEGL erlauben den Einbau größerer Ionenkanäle. Lipo-Glycopolymere (LGP) mit unterschiedlichen Kettenlängen wurden mit Hilfe der kontrollierten radikalischen Polymerisation mit einer PD < 1.2 synthetisiert. Es zeigte sich, daß die Vororientierung der LGPs auf dem LB-Trog, gefolgt von einem LB-Übertrag auf einen funktionalisierten Träger mit photoreaktivem SAM, nach Belichten des Systems zu einer verlässlichen kovalenten Anbindung der supramolekularen LGP-Architektur führt. Da die Lipo-Glycopolymerketten am Glycopolymerterminus nur mit oberflächennahen Repetiereinheiten an die photoaktivierte Oberfläche binden, sind sie in der Lage Oberflächenrauhigkeiten des Festkörpersubstrates auszugleichen. Die photochemische Immobilisierung von funktionell orientierten supramolekularen LGP-Architekturen auf Goldoberflächen resultiert in tBLMs mit großen vertikalen Enkopplungen der Membran von der Festkörperoberfläche (>8 nm). Der funktionelle Ionentransport von Kaliumionen durch Valinomycin zeigt eine ausreichende lokale Fluidität der Membran die mit einem guten Membranwiderstand (mehrere MOhm) kombiniert ist. Große Membran-Oberflächenentkopplungen konnten mit Hilfe plasmapolymerisierter elektrophiler Polymere erreicht werden. Filmdicken von 50 nm sind mit homogener Oberfläche und Rauhigkeiten im Bereich von Nanometern möglich. Das System zeigt interessante fluide Eigenschaften mit guten Erholungsraten bei FRAP-Experimenten (Diffusionskonstanten von etwa 17 mikro m2 s-1). Die elektrischen Eigenschaften liegen mit Widerständen von wenigen kOhm unterhalb der für gute Membranmimikrie notwendigen Werte. Erstmalig konnte gezeigt werden, daß mit Hilfe dieser Methode inerte Polymere/Plastikträger (zum Beispiel Polypropylen und TOPAS) in effizienter Weise kovalent mit reaktiven Polymeroberflächen modifiziert werden können (Anwendung als DNA-Chip ist beschrieben).

Immobilization of oligodeoxyribonucleotides with multiple anchors to microchips

Facile modification of oligodeoxyribonucleotides is required for efficient immobilization to a pre-activated glass surface. This report presents an oligodeoxyribonucleotide which contains a hairpin stem–loop structure with multiple phosphorothioate moieties in the loop. These moieties are used to anchor the oligo to glass slides that are pre-activated with bromoacetamidopropylsilane. The efficiency of the attachment reaction was improved by increasing the number of phosphorothioates in the loop, as shown in the remarkable enhancement of template hybridization and single base extension through catalysis by DNA polymerase. The loop and stem presumably serve as lateral spacers between neighboring oligodeoxyribonucleotides and as a linker arm between the glass surface and the single-stranded sequence of interest. The oligodeoxyribonucleotides of this hairpin stem–loop architecture with multiple phosphorothioate moieties have broad application in DNA chip-based gene analysis.

Design and analysis of ChIP-Seq experiments for nuclear factor I DNA-binding proteins

SUMMARY : Eukaryotic DNA interacts with the nuclear proteins using non-covalent ionic interactions. Proteins can recognize specific nucleotide sequences based on the sterical interactions with the DNA and these specific protein-DNA interactions are the basis for many nuclear processes, e.g. gene transcription, chromosomal replication, and recombination. New technology termed ChIP-Seq has been recently developed for the analysis of protein-DNA interactions on a whole genome scale and it is based on immunoprecipitation of chromatin and high-throughput DNA sequencing procedure. ChIP-Seq is a novel technique with a great potential to replace older techniques for mapping of protein-DNA interactions. In this thesis, we bring some new insights into the ChIP-Seq data analysis. First, we point out to some common and so far unknown artifacts of the method. Sequence tag distribution in the genome does not follow uniform distribution and we have found extreme hot-spots of tag accumulation over specific loci in the human and mouse genomes. These artifactual sequence tags accumulations will create false peaks in every ChIP-Seq dataset and we propose different filtering methods to reduce the number of false positives. Next, we propose random sampling as a powerful analytical tool in the ChIP-Seq data analysis that could be used to infer biological knowledge from the massive ChIP-Seq datasets. We created unbiased random sampling algorithm and we used this methodology to reveal some of the important biological properties of Nuclear Factor I DNA binding proteins. Finally, by analyzing the ChIP-Seq data in detail, we revealed that Nuclear Factor I transcription factors mainly act as activators of transcription, and that they are associated with specific chromatin modifications that are markers of open chromatin. We speculate that NFI factors only interact with the DNA wrapped around the nucleosome. We also found multiple loci that indicate possible chromatin barrier activity of NFI proteins, which could suggest the use of NFI binding sequences as chromatin insulators in biotechnology applications. RESUME : L'ADN des eucaryotes interagit avec les protéines nucléaires par des interactions noncovalentes ioniques. Les protéines peuvent reconnaître les séquences nucléotidiques spécifiques basées sur l'interaction stérique avec l'ADN, et des interactions spécifiques contrôlent de nombreux processus nucléaire, p.ex. transcription du gène, la réplication chromosomique, et la recombinaison. Une nouvelle technologie appelée ChIP-Seq a été récemment développée pour l'analyse des interactions protéine-ADN à l'échelle du génome entier et cette approche est basée sur l'immuno-précipitation de la chromatine et sur la procédure de séquençage de l'ADN à haut débit. La nouvelle approche ChIP-Seq a donc un fort potentiel pour remplacer les anciennes techniques de cartographie des interactions protéine-ADN. Dans cette thèse, nous apportons de nouvelles perspectives dans l'analyse des données ChIP-Seq. Tout d'abord, nous avons identifié des artefacts très communs associés à cette méthode qui étaient jusqu'à présent insoupçonnés. La distribution des séquences dans le génome ne suit pas une distribution uniforme et nous avons constaté des positions extrêmes d'accumulation de séquence à des régions spécifiques, des génomes humains et de la souris. Ces accumulations des séquences artéfactuelles créera de faux pics dans toutes les données ChIP-Seq, et nous proposons différentes méthodes de filtrage pour réduire le nombre de faux positifs. Ensuite, nous proposons un nouvel échantillonnage aléatoire comme un outil puissant d'analyse des données ChIP-Seq, ce qui pourraient augmenter l'acquisition de connaissances biologiques à partir des données ChIP-Seq. Nous avons créé un algorithme d'échantillonnage aléatoire et nous avons utilisé cette méthode pour révéler certaines des propriétés biologiques importantes de protéines liant à l'ADN nommés Facteur Nucléaire I (NFI). Enfin, en analysant en détail les données de ChIP-Seq pour la famille de facteurs de transcription nommés Facteur Nucléaire I, nous avons révélé que ces protéines agissent principalement comme des activateurs de transcription, et qu'elles sont associées à des modifications de la chromatine spécifiques qui sont des marqueurs de la chromatine ouverte. Nous pensons que lés facteurs NFI interagir uniquement avec l'ADN enroulé autour du nucléosome. Nous avons également constaté plusieurs régions génomiques qui indiquent une éventuelle activité de barrière chromatinienne des protéines NFI, ce qui pourrait suggérer l'utilisation de séquences de liaison NFI comme séquences isolatrices dans des applications de la biotechnologie.

Mapping Protein-DNA Interactions Using ChIP-exo and Illumina-Based Sequencing

Chromatin immunoprecipitation (ChIP) provides a means of enriching DNA associated with transcription factors, histone modifications, and indeed any other proteins for which suitably characterized antibodies are available. Over the years, sequence detection has progressed from quantitative real-time PCR and Southern blotting to microarrays (ChIP-chip) and now high-throughput sequencing (ChIP-seq). This progression has vastly increased the sequence coverage and data volumes generated. This in turn has enabled informaticians to predict the identity of multi-protein complexes on DNA based on the overrepresentation of sequence motifs in DNA enriched by ChIP with a single antibody against a single protein. In the course of the development of high-throughput sequencing, little has changed in the ChIP methodology until recently. In the last three years, a number of modifications have been made to the ChIP protocol with the goal of enhancing the sensitivity of the method and further reducing the levels of nonspecific background sequences in ChIPped samples. In this chapter, we provide a brief commentary on these methodological changes and describe a detailed ChIP-exo method able to generate narrower peaks and greater peak coverage from ChIPped material.

Application of DNA microarrays to study human alcoholism

An emerging idea is that long-term alcohol abuse results in changes in gene expression in the brain and that these changes are responsible at least partly for alcohol tolerance, dependence and neurotoxicity, The overall goal of our research is to identify genes which are differentia[ly expressed in the brains of well-characterized human alcoholics as compared with non-alcoholics. This should identify as-yet-unknown alcohol-responsive genes, and may well confirm changes in the expression of genes which have been delineated in animal models of alcohol abuse. Cases were carefully selected and samples pooled on the basis of relevant criteria; differential expression was monitored by microarray hybridization. The inherent diversity of human alcoholics can be exploited to identify genes associated with specific pathological processes, as well as to assess the effects of concomitant disease, severity of brain damage, drinking behavior, and factors such as gender and smoking history. initial results show selective changes in gene expression in alcoholics; of particular importance is a coordinated reduction in genes coding for myelin components, Copyright (C) 2001 National Science Council, ROC and S. Karger AG, Basel.

Array de DNA per identificar espècies de Fusarium: ampliació d'un array existent per incloure espècies del Sud d'Europa

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department for Feed and Food Hygiene del National Veterinary Institute, Noruega, entre novembre i desembre del 2006. Els grans de cereal poden estar contaminats amb diferents espècies de Fusarium capaces de produir metabolits secundaris altament tòxics com trichotecenes, fumonisines o moniliformines. La correcta identificació d’aquestes espècies és de gran importància per l’assegurament del risc en l’àmbit de la salut humana i animal. La identificació de Fusarium en base a la seva morfologia requereix coneixements taxonòmics i temps; la majoria dels mètodes moleculars permeten la identificació d’una única espècie diana. Per contra, la tecnologia de microarray ofereix l’anàlisi paral•lel d’un alt nombre de DNA dianes. En aquest treball, s’ha desenvolupat un array per a la identificació de les principals espècies de Fusarium toxigèniques del Nord i Sud d’Europa. S’ha ampliat un array ja existent, per a la detecció de les espècies de Fusarium productores de trichothecene i moniliformina (predominants al Nord d’Europa), amb l’addició de 18 sondes de DNA que permeten identificar les espècies toxigèniques més abundants al Sud d’Europa, les qual produeixen majoritàriament fumonisines. Les sondes de captura han estat dissenyades en base al factor d’elongació translació- 1 alpha (TEF-1alpha). L’anàlisi de les mostres es realitza mitjançant una única PCR que permet amplificar part del TEF-1alpha seguida de la hibridació al xip de Fusarium. Els resultats es visualitzen mitjançant un mètode de detecció colorimètric. El xip de Fusarium desenvolupat pot esdevenir una eina útil i de gran interès per a l’anàlisi de cereals presents en la cadena alimentària.

Sleep loss reduces the DNA-binding of BMAL1, CLOCK, and NPAS2 to specific clock genes in the mouse cerebral cortex.

We have previously demonstrated that clock genes contribute to the homeostatic aspect of sleep regulation. Indeed, mutations in some clock genes modify the markers of sleep homeostasis and an increase in homeostatic sleep drive alters clock gene expression in the forebrain. Here, we investigate a possible mechanism by which sleep deprivation (SD) could alter clock gene expression by quantifying DNA-binding of the core-clock transcription factors CLOCK, NPAS2, and BMAL1 to the cis-regulatory sequences of target clock genes in mice. Using chromatin immunoprecipitation (ChIP), we first showed that, as reported for the liver, DNA-binding of CLOCK and BMAL1 to target clock genes changes in function of time-of-day in the cerebral cortex. Tissue extracts were collected at ZT0 (light onset), -6, -12, and -18, and DNA enrichment of E-box or E'-box containing sequences was measured by qPCR. CLOCK and BMAL1 binding to Cry1, Dbp, Per1, and Per2 depended on time-of-day, with maximum values reached at around ZT6. We then observed that SD, performed between ZT0 and -6, significantly decreased DNA-binding of CLOCK and BMAL1 to Dbp, consistent with the observed decrease in Dbp mRNA levels after SD. The DNA-binding of NPAS2 and BMAL1 to Per2 was also decreased by SD, although SD is known to increase Per2 expression in the cortex. DNA-binding to Per1 and Cry1 was not affected by SD. Our results show that the sleep-wake history can affect the clock molecular machinery directly at the level of chromatin binding thereby altering the cortical expression of Dbp and Per2 and likely other targets. Although the precise dynamics of the relationship between DNA-binding and mRNA expression, especially for Per2, remains elusive, the results also suggest that part of the reported circadian changes in DNA-binding of core clock components in tissues peripheral to the suprachiasmatic nuclei could, in fact, be sleep-wake driven.

Functional analysis of human POT1 and RPA : insights into the role of single stranded DNA binding proteins at telomeres

Abstract Telomeres, the natural ends of chromosomes, need to be protected from chromosome end fusions, aberrant homologous recombination and degradation. In humans, chromosome ends are specified through arrays of tandemly repeated 5'-TTAGGG-3' hexamers, ending in a 3' overhang. A complex formed by the six proteins TRF1, TRF2, hRap1, TIN2, TPP1 and POT1 specifically assocìates with and protects telomeres. Telomeres are maintained by semiconservative DNA replication and by a specialized reverse transcriptase, telomerase, that carries an RNA subunit which templates new telomeric repeat synthesis. The telomeric single stranded (ss) DNA binding protein POT1 protects the telomeric 3' overhang and modulates telomerase-mediated telomere elongation. It is possible that POT1 also influences DNA synthesis during semiconservative DNA replication, which is initiated by the DNA polymerase alpha-primase complex. The heterotrimeric ss DNA-binding protein RPA plays essential roles during DNA replication. RPA binds to ss DNA with high affinity in order to stabilize ss DNA and facilitate nascent strand synthesis at the replication fork. Here we investigate how the two proteins RPA and POT1 contribute to telomere maintenance by regulating semi-conservative DNA replication and telomerase. Using chromatin immunoprecipitation experiments, we show that RPA associates with telomeres during S-phase. Analysis of telomere structure in cells shRNA-depleted for RPA and POT1 reveals that loss of RPA and POT1 causes exposure of single-stranded DNA at telomeres, suggestive of incomplete DNA replication. Biochemical experiments using purified recombinant POT1 and RPA show that saturating telomeric oligonucleotides with POT1 or RPA reduces the primase activity of the DNA polymerase alpha-primase complex and the overall activity of telomerase. POT1 and RPA also increase the primer extension by DNA polymerase alpha-primase complex and the processivity of telomerase under certain conditions, although POT1 increases the activities to a greater extent than RPA. We propose that POT1 is required for proper replication of the lagging strand of telomeres and that some phenotypes observed in POT1-depleted cells may stern from incomplete DNA replication rather than de-protection of the single-stranded overhang. Résumé Les télomères, les extrémités normales des chromosomes linéaires, doivent être protégés des fusions chromosomiques, d'événements de recombinaison homologue aberrants et de phénomènes de dégradation. Chez l'Homme, les extrémités des chromosomes sont constitués d'ADN double brin répétitif de séquence 5'-TTAGGG-3', d'une extension simple brin 3' sortante et d'un complexe protéique formé des six facteurs TRF1, TRF2, hRap1, TIN2, TPP1 et POT1 qui, s'associant à cette séquence, protègent l'ADN télomèrique. Les télomères sont maintenus par la télomérase, une transcriptase inverse capable d'allonger l'extension 3' sortante télomérique. POT1 lie l'ADN simple brin télomérique et module l'élongation des télomères par la télomérase. POT1 pourrait en théorie également influencer la réplication semi-conservative de l'ADN. L'ADN-polymérase Pal alpha-primase amorce et initie la synthèse d'ADN. Pendant la réplication, l'ADN simple brin est stabilisé par RPA, un complexe hétérotrimèrique qui lie l'ADN simple brin. RPA facilite la synthèse du brin naissant à la fourche de réplication. Ici nous avons étudié comment ces deux protéines qui lient l'ADN simple brin, RPA et POT1, régulent la réplication des télomères par la télomérase et la machinerie classique de réplication de l'ADN. Par immunoprécipitation de chromatine (ChIP), nous montrons que RPA est localisé aux télomères lors de la phase S du cycle cellulaire. De plus, l'analyse de la structure des télomeres indique que !a perte de RPA ou de POT1 conduit à l'apparition d'ADN simple brin télomérique, suggérant une réplication incomplète de l'ADN télomérique in vivo. Par une approche complémentaire biochimique utilisant les protéines POT1 et RPA recombinantes purifiées, nous montrons également que la liaison de POT1 ou de RPA à des oligonucléotides télomériques bloque l'activité primase du complexe polymérase alpha/primase et réduit l'activité télomérase sur ces substrats. En revanche, leur liaison augmente l'activité ADN-polymérase du complexe polymérase alpha/primase, ainsi que fa processivité de la télomérase dans certaines conditions, POT1 étant le plus efficace des deux facteurs. Nous proposons que POT1 est nécessaire à la réplication du brin retardé au niveau des télomères, ce qui suggère que certains phénotypes des cellules déplétés en POT1 puissent résulter d'une réplication incomplète de l'ADN télémétrique plutôt que d'une déprotection de l'extrémité sortante des télomères.

Identification and removal of low-complexity sites in allele-specific analysis of ChIP-seq data.

MOTIVATION: High-throughput sequencing technologies enable the genome-wide analysis of the impact of genetic variation on molecular phenotypes at unprecedented resolution. However, although powerful, these technologies can also introduce unexpected artifacts. Results: We investigated the impact of library amplification bias on the identification of allele-specific (AS) molecular events from high-throughput sequencing data derived from chromatin immunoprecipitation assays (ChIP-seq). Putative AS DNA binding activity for RNA polymerase II was determined using ChIP-seq data derived from lymphoblastoid cell lines of two parent-daughter trios. We found that, at high-sequencing depth, many significant AS binding sites suffered from an amplification bias, as evidenced by a larger number of clonal reads representing one of the two alleles. To alleviate this bias, we devised an amplification bias detection strategy, which filters out sites with low read complexity and sites featuring a significant excess of clonal reads. This method will be useful for AS analyses involving ChIP-seq and other functional sequencing assays.