Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Mitochondrial-derived tRNA genes : novel regulators of gene expression? / eingereicht von Simon Hoser
VerfasserHoser, Simon
Betreuer / BetreuerinnenHüttenhofer, Alexander
ErschienenInnsbruck, 2018
Umfang89 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität Innsbruck, Masterarbeit, 2018
Datum der AbgabeApril 2018
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)mitochondriale tRNAs / Splicing / Splicingregulation
Schlagwörter (EN)mitochondrial tRNAs / mitochondrial-like tRNAs / mtl-tRNAs / splicing / splicing regulation
Schlagwörter (GND)Transfer-RNS / Mitochondriale RNS / RNS-Spleißen
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-15853 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Mitochondrial-derived tRNA genes [7.45 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Während der Evolution des humanen Genoms wurde ein 7.8 kb langes Stück des mitochondrialen Genoms, inklusive 14 verschiedener mitochondrialer tRNAs, in das Intron 84 des Gens DYNC2H1 integriert. Diese sogenannten mitochondrial-like tRNAs (mtl-tRNAs) weisen, verglichen mit ihren mitochondrialen Pendants, Punktmutationen auf. Dennoch blieb die kanonische Sekundärstruktur der mtl-tRNAs erhalten. Deren Erhalt impliziert eine potentiell evolutionär konservierte Funktion von intronischen mtl-tRNAs.

Es wurde postuliert, dass mtl-tRNAs einen Einfluss auf die Effizienz des Splicings ausüben, ähnlich der Funktionsweise von Splicing Regulatory Elements. Ein bis fünf verschiedene mtl-tRNAs wurden in das Intron des eGFP Splicingreporter-Konstrukts kloniert, wodurch eine mtl-tRNA-Anzahl-bedingte Erhöhung der mRNA Abundanz festgestellt werden konnte. Der synergistische Effekt von mtl-tRNAs gleicht der für bona fide Splicing Enhancer gezeigten Funktionsweise. Die Einführung der mtl-tRNAs in ein eGFP Splicingreporter- Konstrukt mit einer ineffizienten 5-Spleißstelle, resultierte in einer 20-fachen Erhöhung der mRNA Abundanz. Dementsprechend zeigten sich mtl-tRNAs als involviert in der Erhöhung der Splicingeffizienz. Zusätzlich übten mtl-tRNAs einen positionsabhängigen Effekt auf die Effizienz des Splicings aus. Die Einführung von fünf mtl-tRNAs in die Nähe der 5- Spleißstelle, führte zu einer 3-fachen Erhöhung der mRNA Abundanz. Hingegen führte die Einführung der mtl-tRNAs in den zentralen Teil des Introns nur zu einer 1.5-fachen Erhöhung, und die Positionierung der mtl-tRNAs nahe der 3-Spleißstelle hatte keinen Einfluss auf die Splicingeffizienz.

Keine prozessierten mtl-tRNAs wurden im Northern Blot nachgewiesen, was auf eine schnelle Degradation von mtl-tRNAs schließen lässt. Gleichzeitig, konnten die prozessierte intronische snoRNA MBII-52 und die prozessierte intronische miR124a nachgewiesen werden. Die Einführung der miR-124a in das eGFP Splicingreporter-Konstrukt führte zu einer 1.7- fachen Erhöhung der mRNA Abundanz. Ein 100 nt langes, prozessiertes Produkt für die in das Intron eingeführte nukleare tRNAHis wurde nachgewiesen. Möglicherweise handelt es sich dabei (und bei mtl-tRNAs), um eine Art der Prozessierung, die sich von der Prozessierung kanonischer nuklearer tRNAs unterscheidet.

Zusammenfassend, zeigen unsere Ergebnisse, dass mtl-tRNA Gene möglicherweise in einem neuartigen Mechanismus der post-transkriptionellen Regulation der Genexpression von nuklearen Genen involviert sind.

Zusammenfassung (Englisch)

During genome evolution, a 7.8 kb large region of the mitochondrial genome integrated into intron 84 of the human DYNC2H1 gene, including 14 different mitochondrial-derived tRNAs. Although most of these mitochondrial-like tRNAs (mtl-tRNAs) display point mutations compared to their mitochondrial counterparts, the canonical secondary structures of mtl-tRNAs is maintained, pointing to an evolutionary conserved function of intron-encoded mtl-tRNAs.

As one of several potential models, I have investigated the possibility whether mtl- tRNAs influence splicing efficiency, thereby acting by a similar mechanism as reported for splicing regulatory elements within nuclear introns. When introducing one to five mtl-tRNA genes, respectively, into the intron of an eGFP splicing reporter construct, a 2.1- to 4.8-fold increase in mRNA abundance was observed, dependent on the number of inserted mtl-tRNAs, as shown previously for bona fide splicing enhancer sequences. Introducing five mtl-tRNAs into the intron of the eGFP reporter construct, containing a less efficient 5-splice site, resulted in an increase in mRNA abundance by about 20-fold, indicating that mtl-tRNAs are indeed involved in promoting splicing efficiency. The effects of mtl-tRNAs on splicing efficiency were shown to be position-dependent: insertion of five mtl-tRNAs, into close proximity to the 5- splice site of the eGFP reporter construct, resulted in a 3-fold increase in mRNA abundance. In contrast, introduction of these mtl-tRNAs into the central part of the intron promoted only a 1.5-fold increase, while positioning mtl-tRNAs close to the 3'-splice site had no influence on mRNA levels.

Interestingly, no processed mtl-tRNAs were observed, pointing to a rapid turnover or degradation of mtl-tRNAs. At the same time, canonical processing of snoRNA MBII-52 and miR124a, cloned into the same construct, was observed. MiR-124a induced a 1.7-fold increase in respective mRNA abundance. Processing of the intronic nuclear tRNAHis(CAU) resulted in a 100 nt long product, pointing to a different processing of artificial intronic nuclear tRNAs compared to canonical nuclear tRNA processing.

Thus, our data demonstrate that mtl-tRNA genes located in nuclear introns might represent a novel, post-transcriptional mechanism in the regulation of gene expression of nuclear genes.

Statistik
Das PDF-Dokument wurde 26 mal heruntergeladen.