Wpływ mutacji FUS związanych z ALS na aktywność U7 snRNP i ekspresji genów kanonicznych histonów rdzeniowych w komórkach neuronalnych
Loading...
Date
2022
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
The effect of ALS-associated FUS mutations on U7 snRNP activity and the expression of core canonical histone genes in neuronal cells
Abstract
Stwardnienie zanikowe boczne (ang. ALS, amyotrophic lateral sclerosis) to choroba neurodegeneracyjna, która polega na postępującej utracie górnych i dolnych neuronów ruchowych układu nerwowego. W 90 do 95% przypadków ALS jest klasyfikowany jako sporadyczny ALS (sALS), autosomalna dominująca postać rodzinnego ALS (fALS) stanowi pozostałe 5 do 10% przypadków. Za postać fALS odpowiadają mutacje w różnych genach, między innymi w genie FUS. FUS jest białkiem jądrowym podlegającym konstytutywnej ekspresji, zaangażowanym w naprawę DNA i regulację transkrypcji, splicing RNA i eksport RNA do cytoplazmy. Mutacje FUS związane z ALS (ALS-FUS) występują głównie w zachowawczym regionie końca C białka i prowadzą do nieprawidłowej lokalizacji białka i tworzenia cytoplazmatycznych agregatów. Wcześniej wykazaliśmy, że białko FUS oddziałuje z cząstką U7 snRNP i bierze udział w regulacji transkrypcji i wydajności dojrzewania końca 3' genów histonów zależnych od replikacji (RDH, ang. replication dependant histones). Bazując na dostępnych danych i naszych wcześniejszych obserwacjach, za cel pracy doktorskiej obrałem analizę wpływu mutacji ALS-FUS na aktywność U7 snRNP oraz efektywność transkrypcji i dojrzewanie pre-mRNA kanonicznych histonów rdzeniowych, jako mechanizmu molekularnego leżącego u podstaw ALS. Wyniki, jakie uzyskałem na modelu komórkowym i pierwotnych neuronów szczurów wskazują, że mutacje ALS-FUS prowadzą do błędnej lokalizacji w agregatach cytoplazmatycznych wraz z białkiem FUS również cząstki U7 snRNP. To cytoplazmatyczne uwięzienie ALS-FUS wraz z U7 snRNP ma następnie znaczący wpływ na aktywność transkrypcyjną i nieprawidłowe dojrzewanie końca 3' pre-mRNA RDH. W proliferujących komórkach neuroblastoma transfekowanych mutantami ALS-FUS zaobserwowałem zahamowanie transkrypcji genów RDH i upośledzenie dojrzewania końca 3' ich pre-mRNA. Jednocześnie, w terminalnie zróżnicowanych komórkach nie zaobserwowałem zaburzenia dojrzewania końca 3' pre-mRNA, ale znaczne obniżenie poziomu transkryptów z uwagi na zahamowaną transkrypcję. Uzyskane wyniki wskazują, że cząstka U7 snRNP jest jedną z cząstek snRNP, na których aktywność wpływają mutacje ALS-FUS, w efekcie prowadząc do szeregu zaburzeń, od nieefektywnego splicingu po zaburzoną obróbkę transkryptów RDH. Niewątpliwie, istnieje jeszcze więcej parametrów, które nie zostały wciąż zbadane. Niemniej, podsumowując dostępne dane, zwiększenie uszkodzeń DNA i zakłócone dojrzewanie pre-mRNA genów RDH spowodowane mutacjami ALS-FUS może prowadzić do niestabilności genomu i może być mechanizmem molekularnym leżącym u podstaw ALS.
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease damaging the motor neurons in the central nervous system. Mutations in the FUS gene are identified in autosomal dominant familial ALS. FUS, an RNA binding protein is proved to interact with U7 snRNP and together play a role in regulating transcription and the 3’end processing of replication-dependent histone (RDH) gene transcripts. This thesis elucidates the effect of ALS-FUS mutations on U7 snRNP activity and on the efficiency of transcription and processing of RDH gene transcripts as a molecular mechanism underlying ALS. We show that the U7 snRNP is mislocalized into the cytoplasm along with ALS-FUS mutants creating a significant impact on the transcriptional activity and causing aberrant 3’end processing of RDH pre-mRNAs. This in turn may result in increased DNA damage and genomic instability and can be one of the molecular mechanisms underlying in ALS. As U7 snRNP is of such importance in molecular aspect of the disease, it is essential to discuss its versatile importance. It is discussed in detail in our review elaborating the role of U7 snRNA as a potential tool for gene therapy. Furthermore, few research findings involving the FUS gene described the association of prostate cancer survivors having a reduced chance of ALS. Additionally, our published data about FUS, our collaborators inputs and available literature propelled my curiosity to study the role of FUS and U7 snRNP in prostate cancer of which the results are mentioned in the thesis.
Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease damaging the motor neurons in the central nervous system. Mutations in the FUS gene are identified in autosomal dominant familial ALS. FUS, an RNA binding protein is proved to interact with U7 snRNP and together play a role in regulating transcription and the 3’end processing of replication-dependent histone (RDH) gene transcripts. This thesis elucidates the effect of ALS-FUS mutations on U7 snRNP activity and on the efficiency of transcription and processing of RDH gene transcripts as a molecular mechanism underlying ALS. We show that the U7 snRNP is mislocalized into the cytoplasm along with ALS-FUS mutants creating a significant impact on the transcriptional activity and causing aberrant 3’end processing of RDH pre-mRNAs. This in turn may result in increased DNA damage and genomic instability and can be one of the molecular mechanisms underlying in ALS. As U7 snRNP is of such importance in molecular aspect of the disease, it is essential to discuss its versatile importance. It is discussed in detail in our review elaborating the role of U7 snRNA as a potential tool for gene therapy. Furthermore, few research findings involving the FUS gene described the association of prostate cancer survivors having a reduced chance of ALS. Additionally, our published data about FUS, our collaborators inputs and available literature propelled my curiosity to study the role of FUS and U7 snRNP in prostate cancer of which the results are mentioned in the thesis.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Keywords
ALS, FUS, U7 snRNP, histony zależne od replikacji, replication-dependent histones