Funkcjonalne powiązania między strukturą chromatyny, procesywnością polimerazy RNA II oraz splicingiem alternatywnym u Arabidopsis thaliana
Loading...
Date
2016
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Functional connections between chromatin structure, RNA Polymerase II processivity and alternative splicing in Arabidopsis thaliana
Abstract
Przez wiele lat proces transkrypcji oraz dojrzewania RNA rozpatrywane były niezależnie. Ostatnie badania pokazują jednak, że synteza prekursorowych RNA oraz ich obróbka to procesy silnie ze sobą powiązane, które należy rozpatrywać i badać na tle wzajemnych interakcji. Pośród procesów, których mechanizm działania i końcowy efekt jest zależny od struktury chromatyny i tempa transkrypcji przez polimerazę RNA II wymienia się jeden z ważniejszych mechanizmów regulacji ekspresji genów - splicing alternatywny. Mechanizm ten zwiększa potencjał kodujący genomu. Ta sama cząsteczka pre-mRNA jest potencjalnym źródłem kilku różnych dojrzałych mRNA, które mogą powstać na skutek wyboru alternatywnych miejsc splicingowych. U człowieka około 95% genów zawierających introny podlega alternatywnemu splicingowi. W przypadku Arabidopsis thaliana wartość ta oscyluje w granicach 60%. Ponad 75% alternatywnych zdarzeń splicingowych ma miejsce w obrębie sekwencji kodującej genu, co daje potencjalną możliwość generowania białek o zmienionej strukturze i funkcji. W wyniku realizacji projektu, podjęta została próba wykazania kluczowych czynników biorących udział w ko-transkrypcyjnej regulacji splicingu alternatywnego. Do analizy wybrano elementy chromatyny (histon łącznikowy H1.3), białka kompleksu remodelującego chromatynę SWI/SNF, czynnik transkrypcyjny wpływający na tempo polimerazy RNA II (TFIIS) oraz jeden z czynników splicingowych (NTR1). Dla wszystkich wymienionych elementów wykazano wpływ na wycinanie intronów i wybór alternatywnych miejsc splicingowych, co dowodzi słuszności twierdzenia o występowaniu ko-transkrypcyjnego splicingu u roślin.
For many years, transcription and RNA maturation have been studied independently. However, data from the past few years shows that the synthesis and processing of the RNA precursor are strongly associated processes that should be considered and examined together. One of the most important mechanisms of gene expression regulation - alternative splicing - is indicated as one of those processes whose mechanism of action and final effect depend on the chromatin structure and RNA Polymerase II elongation rate. Alternative splicing increases the coding potential of the genome. The same pre-mRNA molecule is a potential source of several different mature mRNAs. In humans, approximately 95% of the genes that contain introns are subjected to alternative splicing. In the case of Arabidopsis thaliana, this value is around 60%. More than 75% of the alternative splicing event occurs within the coding sequence of the gene, which provides a potential opportunity to generate proteins with modified structures and functions. During this study, the main goal was to demonstrate the key factors involved of the co-transcriptional regulation of alternative splicing. For the analysis, the following selected proteins were used: components of chromatin (H1.3 linker histone), subunits of chromatin remodeling complex SWI/SNF, the transcription factor regulating RNA Polymerase II elongation (TFIIS), and one of the splicing factors (NTR1). For each of these elements, the effect on the splicing and selection of alternative splicing sites was observed. These results provide proof for co-transcriptional splicing in plants.
For many years, transcription and RNA maturation have been studied independently. However, data from the past few years shows that the synthesis and processing of the RNA precursor are strongly associated processes that should be considered and examined together. One of the most important mechanisms of gene expression regulation - alternative splicing - is indicated as one of those processes whose mechanism of action and final effect depend on the chromatin structure and RNA Polymerase II elongation rate. Alternative splicing increases the coding potential of the genome. The same pre-mRNA molecule is a potential source of several different mature mRNAs. In humans, approximately 95% of the genes that contain introns are subjected to alternative splicing. In the case of Arabidopsis thaliana, this value is around 60%. More than 75% of the alternative splicing event occurs within the coding sequence of the gene, which provides a potential opportunity to generate proteins with modified structures and functions. During this study, the main goal was to demonstrate the key factors involved of the co-transcriptional regulation of alternative splicing. For the analysis, the following selected proteins were used: components of chromatin (H1.3 linker histone), subunits of chromatin remodeling complex SWI/SNF, the transcription factor regulating RNA Polymerase II elongation (TFIIS), and one of the splicing factors (NTR1). For each of these elements, the effect on the splicing and selection of alternative splicing sites was observed. These results provide proof for co-transcriptional splicing in plants.
Description
Wydział Biologii: Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii
Sponsor
This work was supported by the Polish National Science Center - NCN (PRELUDIUM
2011/03/N/NZ2/03070), (ETIUDA 2014/12/T/NZ2/00246) and by KNOW RNA Research
Center in Poznan (01/KNOW2/2014). Computational part of this study was supported by
Poznan Supercomputing and Networking Center - PSNC (grant: 250/2015). The PhD
fellowship is part of the International PhD Program 'From genome to phenotype: A
multidisciplinary approach to functional genomics' (MPD/2010/3) funded by the Foundation
for Polish Science (FNP).
Keywords
splicing alternatywny, alternative splicing, transkrypcja, transcription, chromatyna, chromatin