Znaczenie końca 3’ mRNA w regulacji translacji – rola białka CPEB

Dorota Kubacka

Struktury regulatorowe wewnątrz mRNA

• struktura kapu

• Internal Ribosome – Entry Sequences – IRES

• upstream Open Reading Frames – uORF

• drugorzędowe i trzeciorzędowe struktury RNA, np.: harpins, pseudoknots

• specyficzne miejsca wiązania dla białek lub RNA regulatorowych

• łańcuch poly(A)

Gebauer at al. 2004, Mol. Cell Biol.

Ogon poly(A)

• jeden z czynników przyczyniających się do aktywacji translacji

• chroni mRNA przed degradacją

Gebauer at al. 2004, Mol. Cell Biol.

Sekwencje bogate w urydynę i puryny

• sekwencje bogate w urydynę, adenozynę i/lub guanozynę

• sekwencje bogate w urydynę i adenozynę, nazywane ARE lub AURE (ang. A/U rich element)

• zlokalizowane w rejonie 3’ UTR mRNA

• długość sięga 50-150 nukleotydów

• występują w mRNA kodujących między innymi białka regulujące wzrost komórki, cytokiny, białka zaangażowane w odpowiedź komórki na czynniki stresowe

Klasyfikacja ARE

I klasa – rejony bogate w U posiadające rozproszone kopie motywu

AUUUA

II klasa – rejony bogate w U posiadajace przynajmniej dwa

zachodzące na siebie motywy UUAUUUA(U/A)(U/A)

III klasa – rejony bogate w U nie zawierające motywu AUUUA

Procesy, w których uczestniczą sekwencje bogate w urydynę i puryny

stabilnośc i niestabilność mRNA

wzrost i obniżenie translacji mRNA

TTP AUF1 ; Hel –N1

rodzina białek Hu BRF1 ; KSRP

CPEB ; BrunoHuR ; Hel –N1

TIA-1

Czynniki białkowe uczestniczące w powyższych procesach wiążące sekwencje regulatorowe

Sekwencje bogate w urydynę, adenozyne i/lub guanozynę

• hamowanie translacji – regulacja przestrzenna ekspresji białka

przykłady sekwencji BRE →

Minshal at al. 2007, J. Biol. Chem.

Współdziałanie TTP (tristetrapoliny) i RISK – kompleksu rybonukleoproteinowego

niepełna komplementarność

ZACHAMOWANIE TRANSLACJI

pełna komplementarność

DEGRADACJA TRANSKRYPTU

+ TTP

• ludzkie miRNA – mir-16 obecne w kompleksie RISK w obecności TTP łączy się z sekwencją ARE mRNA i prowadzi do jego degradacji

Filip A. 2008, Postępy Biochemii

Sekwencje CPE – miejsca wiązania białka CPEB

Charlesworth at al. 2004, J. Biol. Chem.

typowa sekwencja CPE - UUUUUAU

Motywy białka CPEB wiążące sekwencje CPE

Mandez at al. 2001, Mol. Cell Biol.

Białko CPEB w regulacji translacjiu żaby szponiastej

hamowanie translacji aktywacja translacji

Mandez at al. 2001, Mol. Cell Biol.

Regulacja translacji synaptycznych mRNA przez białko CPEB

neuron postsynaptyczny

neuron presynaptyczny

DICE – sekwencje bogate w urydynę i cytozynę

• blokowanie wiązania podjednostki rybosomalnej 60S z kompleksem

inicjacyjnym 48S przez rybonukleoproteiny E1 i K

Gebauer at al. 2004, Mol. Cell Biol.

Podsumowanie

• Sekwencje regulatorowe– ogon poly A – sekwencje bogate w urydnę i puryny– sekwencje bogate w urudynę i cytozynę

• Funkcje– regulacja inicjacji translacji – stabilność bądź destabilizacja transkryptów– regulacja czasowo – przestrzenna translacji wybranych mRNA

Podsumowanie

• Zmiany w poziomie ekspresji wielu białek wiążących sekwencje bogate w urydyny i puryny oraz miRNA, kontrolujących translację czy stabilność transkryptów kodujących cytokiny i protoonkogeny, wiążą się z rozwojem komórek nowotworowych. Zrozumienie tych procesów regulacji ma swoja przyszłość w poznaniu zmian wywołujących choroby.

• Badania nad mechanizmem plastyczności synaptycznej ma swój cel w lepszym zrozumieniu i zapobieganiu bądź leczeniu chorób tj.: upośledzenie umysłowe, choroba Alzheimera, autyzm i wielu innych.