Dokument: Regulation der UsnRNP biogenese
| Titel: | Regulation der UsnRNP biogenese | |||||||
| Weiterer Titel: | Regulation of UsnRNP biogenesis | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=67393 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20241111-134514-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Esser, Lea Marie [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Wesselborg, Sebastian [Gutachter] Prof. Dr. Heise, Henrike [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das Spleißosom reguliert die mRNA-Reifung durch den Ausschluss von nicht-kodierenden
Sequenzen in der prä-mRNA und besteht aus uridine-rich small nuclear ribonucleoproteins (UsnRNPs). Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Analyse der Regulierung der beiden Schlüsselproteinkomplexe, die beim Zusammenbau von UsnRNPs in vivo eine Rolle spielen: der Protein-Arginin-Methyltransferase 5 (PRMT5) Komplex und der survival motor neuron (SMN) Komplex. Ein neues Substrat der PRMT5-Methyltransferase, das RNA-bindende Protein nuclear factor 90 (NF90), wurde im Rahmen dieser Arbeit charakterisiert (Kapitel 7.1). Es konnte gezeigt werden, dass NF90 in vivo vollständig methyliert wird, rekrutiert durch das Adapterprotein RIO Kinase 1 (RioK1), dem Antagonisten zum Adapterprotein chloride conductance regulatory protein (pICln), (Kapitel 7.1). Frühere Untersuchungen ergaben, dass das pICln-Protein ein stabiles, hexameres, RNAfreies Zwischenprodukt mit den Sm-Proteinen SmD1, D2, E, F, und G bildet, das als 6SKomplex bezeichnet wird. Innerhalb des 6S-Komplexes bilden die Sm-Proteine eine energetisch stabile Zwischenform. Die Zelle muss diese Struktur überwinden, damit sich die fünf Sm-Proteine, zusammen mit den beiden fehlenden Sm-Proteinen SmB und D3, durch Hilfe des SMN-Komplexes an die spezifische uridin-reiche snRNA (UsnRNA) anlagern können. Wir konnten zeigen, dass die Ser/Thr-Kinase Unc-51-like kinase 1 (ULK1) diesen wichtigen regulatorischen Schritt in der UsnRNP-Biogenese in einer von der Autophagie unabhängigen Rolle über die Phosphorylierung von pICln im C-Terminus löst (Kapitel 7.2, 7.3). Die ULK1-abhängige Phosphorylierung von pICln führt zu einer Öffnung der Ringstruktur des 6S-Komplexes, indem es die Bindungsaffinität an der pICln-SmGKontaktstelle senkt was als Konsequenz die Bindung der fehlenden Sm-Proteine B und D3 ermöglicht (Kapitel 7.2). Dies erhöht folglich die Transfereffizienz der Sm-Proteine auf den SMN-Komplex und in letzter Konsequenz die Spleißaktivität (Kapitel 7.3), und damit die UsnRNP-Biogenese im weiteren Verlauf des Signalweges (Kapitel 7.2, Kapitel 7.3). Gemin2 fungiert als Akzeptor von Sm-Proteinen innerhalb des SMN-Komplexes. Wir identifizierten eine neue Interaktion von Gemin2 mit der ribosomal protein S6 kinase beta-1 (p70S6K) und eine anschließende p70S6K-abhängige Phosphorylierung (Kapitel 7.4). Im Gegensatz zu früheren Forschungsarbeiten, die nur eine vermeintliche Rolle der Phosphorylierung bei der UsnRNP-Biogenese vorhersagen, wurden in dieser Arbeit definierte molekulare Ziele und ihre jeweiligen Kinase-Substrat-Interaktionen identifiziert, wodurch die Abhängigkeit der UsnRNP-Biogenese von posttranslationalen Modifikationen (PTMs) in vivo und ihre Abhängigkeit vom zellulären Energieniveau aufgezeigt wird.The spliceosome regulates mRNA maturation via the exclusion of non-coding sequences in the pre-mRNA and consists of uridine-rich small nuclear ribonucleoproteins (UsnRNPs). The focus of this thesis is to analyze the regulation of the two key protein complexes acting in the assembly of UsnRNPs in vivo: the protein arginine methyltransferase 5 (PRMT5) and the survival motor neuron (SMN) complex. A new substrate of the PRMT5 methyltransferase, the RNA binding protein nuclear factor 90 (NF90), was characterized as a project of this thesis (Chapter 7.1). It was demonstrated that NF90 is fully methylated in vivo, recruited by the adapter protein RIO Kinase 1 (RioK1), the antagonist of the adapter protein chloride conductance regulatory protein (pICln), (Chapter 7.1). Former studies revealed that the pICln protein builds a stable, hexameric, RNA-free intermediate with the Sm proteins SmD1, D2, E, F, and G, which is termed the 6S complex. Within the 6S complex, the Sm proteins are kinetically trapped. The cell needs to overcome this structure so that the five Sm proteins, together with the two missing Sm proteins SmB and D3, can assemble onto the specific uridine-rich snRNA (UsnRNA) with the help of the SMN complex. We were able to show that the Ser/Thr kinase Unc-51-like kinase 1 (ULK1) solves this key regulatory step in UsnRNP biogenesis in a role independent from autophagy, via the phosphorylation of pICln in the C-terminus (Chapter 7.2, 7.3). The ULK1-dependent phosphorylation of pICln enforces an open ring structure of the 6S complex by lowering the binding affinity at the pICln-SmG contact side, allowing the binding of the missing Sm proteins B and D3 (Chapter 7.2). Consequently, this increases the transfer efficiency of Sm proteins onto the SMN complex and finally the splicing activity (Chapter 7.3), and thus the UsnRNP biogenesis in the further course of the signaling pathway (Chapter 7.2, Chapter 7.3). Gemin2 is the acceptor of Sm proteins within the SMN complex. We identified a novel interaction of Gemin2 with the ribosomal protein S6 kinase beta-1 (p70S6K) and a subsequent p70S6K-dependent phosphorylation (Chapter 7.4). In contrast to previous research, which only predicts a putative role of phosphorylation in UsnRNP biogenesis, this work identified defined molecular targets and their respective kinase-substrate interactions, thereby demonstrating the dependency of UsnRNP biogenesis on post-translational modifications (PTMs) in vivo and their dependency on cellular energy levels. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.11.2024 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.11.2024 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.01.2024 | |||||||
| Datum der Promotion: | 29.08.2024 |
