Afsløring af dobbeltrolle for human RNA nedbrydningsfaktor

Forskere ved Aarhus Universitet har karakteriseret den humane RNA nedbrydningsfaktor kaldet ZC3H18 og opdaget en uventet rolle i produktionen af proteinkodende RNA. De nye resultater, der blev offentliggjort i denne uge i Cell Reports, afslører således en tvedelt aktivitet af ZC3H18 i beslutninger om nukleær RNA-skæbne.

03.01.2018 | Lisbeth Heilesen

ZC3H18’s dobbeltrolle i nukleær RNA metabolisme. Skematisering af ZC3H18’s dobbeltrolle i RNA-transskriptions- og nedbrydningsprocesser. Til venstre: ZC3H18 interagerer med CBCA-komplekset (CBC og ARS2-proteinet) og regulerer herved, direkte eller indirekte, transskriptionen af udvalgte protein-kodende gener. Spørgsmålstegnet angiver den endnu ikke klarlagte rolle af ZC3H18’s histon-interagerende domæne. Til højre: Korte ikke-kodende RNA'er, som her eksemplificeres ved 3'extended snRNA’er, bliver targeterede af ZC3H18 i en proces, der kræver interaktion med både CBCA og NEXT-komplekserne. En sådan RNA-nedbrydning kan også forekomme uafhængigt af ZC3H18 via direkte NEXT targetering. C, CBCA-interagerende domæne; H, histon-interagerende domæne; N, NEXT-interagerende domæne.

Transkription af eukaryote genomer er allestedsnærværende, hvilket fører til proteinkodende RNA'er, ikke-kodende RNA'er og forskellige kryptiske RNA'er, som oftest hurtigt nedbrydes. Derudover modnes ny-syntetiserede RNA’er, så de bliver til funktionelle molekyler - en proces der frembringer endnu flere RNA biprodukter. En så massiv RNA-produktion kan bringe vore celler i fare, og det er derfor heldigt, at molekylære mekanismer sikrer, at korrekte niveauer af funktionelle transskripter opretholdes. Dette kontrolleres af specialiserede proteinkomplekser, som styrer RNA-produktion og -nedbrydning. Den nye forskning, der blev anført af postdoc Kinga Winczura, viser, at zink-finger proteinet ZC3H18 har en fod i hver lejr, idet dets aktivitet influerer på både RNA-produktive og -destruktive processer.

For at forstå hvordan cellers RNA metabolisme bliver reguleret, er det nødvendigt at undersøge, hvordan proteiner involveret i processen interagerer med hinanden. Det ukarakteriserede protein ZC3H18 binder til det cap-bindende kompleks (CBC), der er til stede på 5’enden (cap’en) af mange typer af RNA. Ydermere associerer ZC3H18 med at det såkaldte ’nuclear exosome targeting (NEXT)’ complex, der kobler til RNA-nedbrydning (se figur, højre del).

Kinga Winczura fra Torben Heick Jensens laboratorium ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved AU har nu i samarbejde med forskere fra Syddansk Universitet i Odense og Rockefeller University i New York udført en omfattende biokemisk og funktionel karakterisering af ZC3H18. Her fandt hun, til alles overraskelse, en ny phosphoryleringsafhængig isoform af ZC3H18, som binder til histon-proteiner. Disse er sædvanligvis viklede om DNA'et i vores celler og er afgørende under RNA-syntesen, da de bærer specielle modifikationer, som enten kan fremme eller hæmme gentransskription (se figur, venstre del).

Yderligere undersøgelse af ZC3H18’s funktion ved hjælp af next generation sequencing analyse viste en positiv effekt på transskriptionen af en del proteinkodende gener. Denne aktivitet viste sig at kræve proteinets CBC-interaktionsdomæne, ligesom opregulering af ​​nogle gener også viste sig afhængige af ZC3H18’s NEXT- og/eller histon-interagerende domæner. Præcis hvordan ZC3H18 bruger disse domæner til at vælge RNA substrater til nedbrydning versus produktion er målet for fremtidige undersøgelser.

Link til artiklen i Cell Reports: "Characterizing ZC3H18, a Multi-domain Protein at the Interface of RNA Production and Destruction Decisions".


Mere information

Professor Torben Heick Jensen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik
Aarhus Universitet
thj@mbg.au.dk - 60202705

Forskning