Rola elementów regulatorowych cis w zmutowanym mRNA FMR1 zawierającym ekspansję powtórzeń CGG w tworzeniu struktur typu R-loop i regulacji niekanonicznej translacji patogennego białka
Loading...
Date
2023
Authors
Niewiadomska, Daria
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
The role of cis-regulatory elements in mutant mRNA of FMR1 gene containing expanded CGG repeats in R-loop formation and regulation of noncanonical translation of pathogenic protein
Abstract
Ekspansja niestabilnych powtórzeń CGG w regionie 5’ niepodlegającym translacji (5’UTR) genu FMR1 w zależności od wielkości ekspansji została powiązana z patogenezą wielu chorób związanych z łamliwym chromosomem X. Celem pierwszej części projektu było ustalenie roli struktur typu R-loop w procesie patogenezy chorób – FXTAS i FXS. Wyniki uzyskane w tej części pracy potwierdziły, że struktury R-loop tworzone w obrębie regionu 5’UTR genu FMR1 w warunkach FXTAS mają negatywny wpływ na transkrypcję FMR1, co może być częściowo osłabione poprzez zastosowanie ASO-CCG. Jednakże w odniesieniu do warunków FXS, zastosowanie ASO-CCG nie prowadziło do reaktywacji transkrypcji FMR1 w komórkach wyprowadzonych od pacjenta FXS, które charakteryzowały się całkowitym wyciszeniem FMR1. Natomiast traktowanie cząsteczkami ASO-CCG komórek pacjenta z FXS, które posiadały częściowo aktywne locus FMR1, prowadziło do wzmożenia transkrypcji FMR1 oraz zwiększenia puli mRNA FMR1 w cytoplazmie, co jednak nie spowodowało zwiększenia poziomu białka FMRP w tych komórkach. Druga część projektu dotyczyła roli elementów regulatorowych cis zlokalizowanych w regionie 5’UTR FMR1 w regulacji translacji toksycznego białka FMRpolyG inicjowanej z kodonów ACG lub GUG. Uzyskane wyniki wykazały, że zarówno kontekst sekwencyjny, jak i stabilna struktura drugorzędowa tworzona w obrębie mRNA FMR1 mają ogromny wpływ na inicjację translacji białka FMRpolyG, co sugeruje, że proces ten może być również regulowany przez wiele czynników trans wiążących się z regionami cis w obrębie sekwencji mRNA FMR1.
The expansion of an unstable CGG repeat sequence within the 5’ untranslated region (5’UTR) ofFMR1 has been implicated in the pathogenesis of multiple fragile X-linked syndromes. The first part of the project aimed to establish the role of R-loops in the pathogenesis of FXTAS and FXS disorders. Results obtained in this part confirmed that R-loops forming within FMR1 5’UTR in FXTAS conditions have a negative effect on the FMR1 transcription which can be partially abolished by ASO-CCG. However, according to FXS, ASO-CCG treatment did not reactivate the FMR1 transcription from FXS cells which were characterized by full FMR1 silencing. On the contrary, ASO-CCG treatment of FXS cells which possessed partially active FMR1 locus resulted in the increased transcription rate of FMR1 and its enhanced mRNA pool in the cytoplasm. Nevertheless, elevated FMR1 mRNA level did not translate into increased FMRP level. The second part of the project was concerning the cis-regulatory elements within FMR1 5’UTR and their involvement in the regulation of initiation of toxic FMRpolyG synthesis from near-cognate ACG or GUG start codons. Obtained data showed that both sequence context as well as stable secondary structure within mRNA have enormous effect on the initiation of FMRpolyG translation suggesting that this process is potentially regulated by many cis- and trans-factors targeting various regions/elements within the FMR1 mRNA sequence.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
1. Passport to the future – Interdisciplinary doctoral studies at the Faculty of Biology, Adam Mickiewicz University POWR.03.02.00-00-I022/16 (financing of conferences, a one-month internship in Renate Hukema Lab at the University Medical Center Rotterdam – Erasmus MS, Department of Clinical Genetics; and incentive scholarship)
2. Faculty of Biology’s “Dean’s grant” GDWB-627-18/19 to Daria Niewiadomska
3. The Foundation for Polish Science grant (POIR.04.04.00-00-5C0C/17-00) to Krzysztof Sobczak
4. The Polish National Science Centre grant (UMO-2020/38/A/NZ3/00498) to Krzysztof Sobczak
Keywords
FMR1, ekspansja powtórzeń CGG, struktura typu R-loop, łamliwy chromosom X, translacja niekanoniczna, CGG repeat expansion, R-loop, fragile X syndromes, noncanonical translation