Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10593/26180
Title: PRP40 pośredniczy w komunikacji pomiędzy transkrypcją, splicingiem i biogenezą miRNA
Other Titles: PRP40 mediates the communication between transcription, splicing and miRNA biogenesis
Authors: Gulanicz, Tomasz
Advisor: Jarmołowski, Artur. Promotor
Keywords: biogeneza miRNA
PRP40
SERRATE
mikroprocesor
Arabidopsis thaliana
miRNA biogenesis
microprocessor
Arabidopsis thaliana
Issue Date: 2021
Abstract: MicroRNA (miRNA) są to krótkie cząsteczki RNA biorące udział w regulacji ekspresji wielu genów. Transkrybowane są przez polimerazę RNA II (RNAPII) jako prekursorowe miRNA (pri-miRNA), które następnie ulegają przekształceniu w dojrzałe cząsteczki miRNA z udziałem kompleksu nazywanego mikroprocesorem. Kompleks ten jest zbudowany z trzech głównych białek: endorybonukleazy DCL1 (Dicer like 1), SERRATE oraz HYL1 (Hyponasic Leaves 1). Z mikroprocesorem odziałują także inne białka, takie jak: TGH (TOUGH), helikaza CHR2 (Chromatin Remodeling Factor 2), fosfataza CPL1 (C-Terminal Domain Phosphatase-like), SMA1 (Small 1), HOS1 (High Expression of Osmotically Responsive Genes 1), CDF2 (Cyclin DOF 2), NOT2a oraz NOT2b (Negative on TATA Less 2). Poza biogenezą miRNA, białko SERRATE zaangażowane jest w proces alternatywnego splicingu, oddziałuje z kompleksem CBC oraz białkami pomocniczymi U1 snRNP, takimi jak PRP40. Ponieważ PRP40 oddziałuje również z domeną CTD polimerazy RNA II (RNAPII), może pośredniczyć w komunikacji pomiędzy polimerazą a mikroprocesorem. W niniejszej pracy postanowiłem zbadać rolę białka PRP40 w komunikacji pomiędzy transkrypcją, splicingiem oraz biogenezą miRNA. Wykorzystując metody mikroskopii konfokalnej pokazałem, że PRP40 pośredniczy w asocjacji U1-70K oraz SERRATE z kompleksem RNAPII. W mutancie prp40ab zaobserwowałem spadek kolokalizacji obu tych białek z aktywną transkrypcyjnie RNAPII (z fosforylowaną seryną 5 i seryną 2 w domenie CTD). Poza tym, w mutancie prp40ab oraz se-2 obniżeniu ulega także asocjacja DCL1 z kompleksem RNAPII. Otrzymane dane wskazują, że PRP40 i SERRATE wpływają na kolokalizację DCL1 i RNAPII. W przeciwieństwie do tego, asocjacja białka HYL1 z aktywną transkrypcyjnie RNAPII jest niezależna od SERRATE. Otrzymane dane pozwoliły mi zaproponować model kotranskrypcyjnego tworzenia kompleksu mikroprocesora i rozpoznania miejsca splicingowego 5'. Zgodnie z nim, białko PRP40, oddziałując z domeną CTD RNAPII, pośredniczy w asocjacji SERRATE z RNAPII. Na etapie inicjacji transkrypcji, do kompleksu RNAPII dołącza także białko HYL1, jednak jego asocjacja z kompleksem polimerazy RNA II jest niezależna od SERRATE. Następnie, w trakcie elongacji, do kompleksu RNAPII rekrutowany jest U1 snRNP, jeżeli w powstającym miRNA znajduje miejsce 5’ SS. Na tym etapie do mikroprocesora dołącza także białko DCL1, przy czym jego asocjacja z kompleksem RNAPII regulowana jest przez PRP40 oraz SERRATE. Obecnie uważa się, że miejscem biogenezy miRNA są struktury D (ang. dicing bodies, D-bodies). Wykorzystując metody mikroskopowe, takie jak hybrydyzacja FISH (ang. fluorescence in situ hybridization) oraz RNA Stellaris, zlokalizowałem pri-miRNA163 oraz pri-miRNA156a w jądrze komórkowym. Oba te prekursory gromadzą się w specyficznych ciałach jądrowych. Przeprowadzone badania pokazały jednak, że opisane przez mnie struktury, chociaż zawierają nowe transkrypty oraz białka biorące udział w biogenezie miRNA, nie są ciałami D. Wyniki moich badań wskazują, że biogeneza miRNA u roślin jest procesem kotranskrypcyjnym.
MiRNAs are short, non-coding RNAs which are engaged in the regulation of many genes. They are transcribed by RNA polymerase II (RNAPII) as long precursors (pri-miRNAs) which then are processed to mature miRNAs. The processing of pri-miRNAs to miRNAs is catalyzed by the complex called Microprocessor, consisting of endoribonuclease Dicer like 1 (DCL1), SERRATE (SE) and Hyponastic Leaves 1 (HYL1). In addition, several proteins like TGH (TOUGH), helicase CHR2 (Chromatin Remodeling Factor 2), phosphatase CPL1 (C-Terminal Domain Phosphatase-like), SMA1 (Small 1), HOS1 (High Expression of Osmotically Responsive Genes 1), CDF2 (Cyclin DOF 2), NOT2a and NOT2b (Negative on TATA Less 2) have been found to be involved in plant miRNA biogenesis. It has been shown that SERRATE is engaged in the regulation of alternative splicing and interacts with the nuclear cap-binding complex (CBC) as well as auxiliary proteins of U1 snRNP, like PRP40. On the other hand, it has been also reported that PRP40 interacts with the CTD domain of RNAPII. In this project I have investigated the role of PRP40 in the communication between transcription, splicing and miRNA biogenesis. To this end, I have applied confocal microscopy approaches and found that PRP40 affects the association of SERRATE and U1-70K (a core protein of U1 snRNP) with RNAPII. In the prp40ab mutant, co-localization between these proteins and transcriptionally active RNAPII (phosphorylated at serine 5 and serine 2 in its CTD domain) was decreased in comparison with WT plants. Interestingly, I have also found that co-localization of DCL1 with RNAPII is also decreased in prp40ab and se-2 mutants. On the contrary to that, the association of HYL1 with RNAPII is SERRATE-independent. I did not find any changes in co-localization of HYL1 and RNAPII in the se-2 mutant. The obtained results let me to propose a model presenting co-transcriptional assembly of the Microprocessor complex. According to the model, PRP40 interacts with the CTD domain of RNAPII and mediates the association of SERRATE with RNAPII. At the transcription initiation stage, HYL1 is also recruited to the RNAPII complex, however, in the SERRATE-independent manner. Next, at the transcription elongation stage, U1 snRNP associates with RNAPII if a primary transcript contains a 5’ SS. At this step, DCL1 is also recruited and its association with RNAPII depends on presence of PRP40 and SERRATE, but not HYL1. Currently, it is commonly accepted that miRNA biogenesis in plants occurs in special nuclear structures - dicing bodies (D-bodies). By the application of FISH (fluorescence in situ hybridization) and RNA Stellaris methods I have localized pri-miRNA163 and pri-miRNA156 in one or two nuclear bodies containing newly synthesized transcripts and proteins engaged in miRNA biogenesis. Interestingly, the described by me nuclear structures containing pri-miRNAs are not D-bodies, supporting the idea of co-transcriptional miRNA biogenesis in plant.
Sponsorship: Narodowego Centrum Nauki (NCN), granty: - UMO-2013/10/A/NZ1/00557 (MAESTRO), kierownik projektu: prof. dr. hab. Artur Jarmołowski, tytuł projektu: Molekularne interakcje pomiędzy białkami kompleksu dojrzewania mikroRNA i czynnikami odpowiedzialnymi za splicing i poliadenylację u roślin. - UMO-2016/23/N/NZ1/00010 (PRELUDIUM), kierownik projektu: mgr Tomasz Gulanicz, tytuł projektu: Nowe ciała jądrowe zawierające prekursory miRNA i ich rola w biogenezie roślinnych miRNA. 2. Poznańskiego Konsorcjum RNA KNOW (01/KNOW2/2014). Autor uzyskał także środki finansowe na przygotowanie rozprawy doktorskiej z Narodowego Centrum Nauki (ETIUDA) na podstawie decyzji numer UMO-2019/32/T/NZ1/00508, tytuł projektu: PRP40 pośredniczy w komunikacji pomiędzy transkrypcją, splicingiem i biogenezą miRNA.
Description: Wydział Biologii
URI: https://hdl.handle.net/10593/26180
Appears in Collections:Doktoraty (WB)
Doktoraty 2010-2023 /dostęp ograniczony, możliwy z komputerów w Bibliotece Uniwersyteckiej/

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
rozprawa doktorska Tomasz Gulanicz.pdf
  Restricted Access
3.29 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record



Items in AMUR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.