G-quadruplexes (G4s) are non-canonical nucleic acid structures that form in guanine (G)-rich genomic regions. X-linked dystonia parkinsonism (XDP) is an inherited neurodegenerative disease in which a SINE–VNTR–Alu (SVA) retrotransposon, characterised by amplification of a G-rich repeat, is inserted into the coding sequence of TAF1, a key partner of RNA polymerase II. XDP SVA alters TAF1 expression, but the cause of this outcome in XDP remains unknown. To assess whether G4s form in XDP SVA and affect TAF1 expression, we first characterised bioinformatically predicted XDP SVA G4s in vitro. We next showed that highly stable G4s can form and stop polymerase amplification at the SVA region from patient-derived fibroblasts and neural progenitor cells. Using chromatin immunoprecipitazion (ChIP) with an anti-G4 antibody coupled to sequencing or quantitative PCR, we showed that XDP SVA G4s are folded even when embedded in a chromatin context in patient-derived cells. Using the G4 ligands BRACO-19 and quarfloxin and total RNA-sequencing analysis, we showed that stabilisation of the XDP SVA G4s reduces TAF1 transcripts downstream and around the SVA, and increases upstream transcripts, while destabilisation using the G4 unfolder PhpC increases TAF1 transcripts. Our data indicate that G4 formation in the XDP SVA is a major cause of aberrant TAF1 expression, opening the way for the development of strategies to unfold G4s and potentially target the disease.

中文翻译：

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SVA 反转录转座子中的 G-四链体在 X 连锁肌张力障碍帕金森病中导致 TAF1 基因表达异常


G-四链体 （G4s） 是在富含鸟嘌呤 （G） 的基因组区域中形成的非经典核酸结构。X 连锁肌张力障碍帕金森病 （XDP） 是一种遗传性神经退行性疾病，其中以扩增富含 G 的重复序列为特征的 SINE-VNTR-Alu （SVA） 反转录转座子入到 RNA 聚合酶 II 的关键伴侣 TAF1 的编码序列中。XDP SVA 改变 TAF1 表达，但 XDP 中这种结果的原因仍然未知。为了评估 G4s 是否在 XDP SVA 中形成并影响 TAF1 表达，我们首先在体外表征了生物信息学预测的 XDP SVA G4s。我们接下来表明，高度稳定的 G4 可以在患者来源的成纤维细胞和神经祖细胞的 SVA 区域形成和停止聚合酶扩增。使用染色质免疫沉淀 （ChIP） 和抗 G4 抗体与测序或定量 PCR 偶联，我们发现即使嵌入患者来源细胞的染色质环境中，XDP SVA G4 也会折叠。使用 G4 配体 BRACO-19 和 quarfloxin 以及总 RNA 测序分析，我们发现 XDP SVA G4s 的稳定减少了 SVA 下游和周围的 TAF1 转录本，并增加了上游转录本，而使用 G4 解开器 PhpC 的不稳定增加了 TAF1 转录本。我们的数据表明，XDP SVA 中 G4 的形成是 TAF1 表达异常的主要原因，为开发展开 G4 并可能靶向该疾病的策略开辟了道路。