Rozpoznawanie cząsteczek RNA przez domenę FinO białka ProQ z bakterii Escherichia coli
Loading...
Date
2023
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
The recognition of RNA molecules by the FinO domain of the ProQ protein in Escherichia coli
Abstract
Białko ProQ z bakterii Escherichia coli zbudowane z N-końcowej domeny FinO (NTD) i C-końcowej domeny Tudor (CTD) połączonych linkerem, wiąże liczne cząsteczki RNA w komórce, jednak niewiele wiadomo na temat sposobu ich rozpoznawania. Analiza wiązania RNA i ich mutantów do pełnej długości ProQ oraz wyizolowanej NTD wskazała, że elementem struktury rozpoznawanym przez NTD jest terminator transkrypcji niezależny od białka Rho. Znaczenie dla oddziaływania mają też znajdujący się na 3' końcu cząsteczki ogon poliU o dł. co najmniej 4 nt i region dwuniciowy spinki terminatorowej o dł. co najmniej 2 pz. Motyw sekwencji bogatej w adenozyny znajdujący się po 5'-stronie spinki terminatorowej ligandów ProQ odgrywa rolę w kompetycji pomiędzy ProQ i Hfq. Następnie w obrębie NTD wytypowałam 10 reszt aminokwasowych, które zmutowałam i sprawdziłam ich wpływ na wiązanie 7 RNA in vitro. Mutacje w pozycjach R58, Y70 i R80 hamują wiązanie do RNA, mutacje reszt K54 i R62 znacząco je osłabiają, podczas gdy najmniejszy wpływ mają mutacje w pozycjach R32, D41 i T65. Mutacje reszt K35 i R69 miały odmienny wpływ na wiązanie różnych RNA, co może sugerować różnice w sposobach oddziaływania cząsteczek RNA z domeną FinO białka ProQ. Wyniki pozwalają na wyjaśnienie sposobu oddziaływania ProQ z RNA, przez to na lepsze zrozumienie jego udziału w procesach kontroli ekspresji genów zależnych od regulatorowych RNA u bakterii.
ProQ protein from Escherichia coli consists N-terminal FinO domain (NTD) and C-terminal Tudor domain (CTD) connected via linker. ProQ binds numerous RNAs in E. coli, however little is known yet about its ligand recognition fashion. The analysis of RNAs and their mutants binding to the full-length ProQ and its isolated NTD indicated that the structural element recognized by NTD is the Rho-independent transcription terminator. For the binding relevant are a polyU tail of at least 4 nt at the 3' end and a double-stranded hairpin region of at least 2 bp. The adenosine-rich sequence motif located on the 5'-side of the terminator hairpin of RNAs bound by ProQ plays a role in competition between ProQ and the Hfq. Next I selected 10 amino acid residues and checked their effect on the binding of 7 RNAs in vitro. Substitutions at positions R58, Y70 and R80 inhibited the binding to RNA, substitutions at positions K54 and R62 significantly weakened RNA binding, while mutations at positions R32, D41 and T65 had the least effect on binding. Mutations of the K35 and R69 had a diverse effect on binding of different RNAs, which may suggest differences in the interaction between RNAs and the FinO domain of the ProQ protein. The presented results allow to explain the mode of interaction of the ProQ protein with RNAs, and thus to better understand the role of this protein in the process of gene expression dependent on regulatory RNAs in bacteria.
ProQ protein from Escherichia coli consists N-terminal FinO domain (NTD) and C-terminal Tudor domain (CTD) connected via linker. ProQ binds numerous RNAs in E. coli, however little is known yet about its ligand recognition fashion. The analysis of RNAs and their mutants binding to the full-length ProQ and its isolated NTD indicated that the structural element recognized by NTD is the Rho-independent transcription terminator. For the binding relevant are a polyU tail of at least 4 nt at the 3' end and a double-stranded hairpin region of at least 2 bp. The adenosine-rich sequence motif located on the 5'-side of the terminator hairpin of RNAs bound by ProQ plays a role in competition between ProQ and the Hfq. Next I selected 10 amino acid residues and checked their effect on the binding of 7 RNAs in vitro. Substitutions at positions R58, Y70 and R80 inhibited the binding to RNA, substitutions at positions K54 and R62 significantly weakened RNA binding, while mutations at positions R32, D41 and T65 had the least effect on binding. Mutations of the K35 and R69 had a diverse effect on binding of different RNAs, which may suggest differences in the interaction between RNAs and the FinO domain of the ProQ protein. The presented results allow to explain the mode of interaction of the ProQ protein with RNAs, and thus to better understand the role of this protein in the process of gene expression dependent on regulatory RNAs in bacteria.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Badania opisane w rozprawie doktorskiej były finansowane ze środków:
1. Narodowego Centrum Nauki – grant OPUS: 2018/31/B/NZ1/02612 „Mechanizmy rozpoznawania RNA przez białko ProQ oraz rola tego białka w oddziaływaniach pomiędzy niekodującymi RNA a regulowanymi mRNA u bakterii Escherichia coli”, kierownik projektu – prof. dr hab. Mikołaj Olejniczak.
2. Narodowego Centrum Nauki – grant OPUS: 2014/15/B/NZ1/03330 „Regulacja translacji na etapie elongacji przez niekodujące RNA bakterii”, kierownik projektu – prof. dr hab. Mikołaj Olejniczak.
3. Krajowego Naukowego Ośrodka Wiodącego (KNOW) Poznańskiego Konsorcjum RNA (01/KNOW2/2014).
4. Narodowego Centrum Badań i Rozwoju – projekt „Paszport do przyszłości - Interdyscyplinarne studia doktoranckie na Wydziale Biologii UAM” (POWR.03.02.00-00-I006/17).
Keywords
ProQ, sRNA, oddziaływanie RNA-białko, domena FinO, białka wiążące RNA, ProQ, sRNA, RNA-protein interactions, FinO domain, RNA binding proteins