RNA-transcriptie is het genomische proces waarbij een cel een duplicaat van de DNA-sequentie van een gen produceert. In een studie gepubliceerd in Nucleic Acids Research Professor Jun Zhang, Ph.D. van de Universiteit van Alabama aan de afdeling scheikunde van Birmingham, en zijn team onthullen hoe het eiwit SRSF1 de nieuwe functie bezit van het binden en ontvouwen van complexe RNA Guanine-quadruplexen.

Een G-quadruplex (GQ), aanwezig in zowel DNA- als RNA-sequenties, is een structuur van vier guaninebasen bevestigd in een vlakke array. Deze arrays, bekend als G-tetrad, zijn verbonden via Hoogsteen-basenparen. Het wordt algemeen gezien dat drie of meer lagen G-tetrads een GQ-structuur vormen.

In een normaal functionerende cel worden de meeste GQ's uiteindelijk afgewikkeld, zodat de door het RNA gecodeerde informatie kan worden gebruikt voor eiwitexpressie. GQ's worden vaak gebruikt om het eiwitexpressieniveau te reguleren. Vanwege de extreme stabiliteit van hun structuren zijn GQ's echter relatief moeilijk af te wikkelen zodra ze in cellen zijn gevormd.

Als de GQ bijvoorbeeld niet wordt afgewikkeld, kan het ribosoom er niet doorheen en kan het benodigde eiwit niet worden geproduceerd. Deze regulerende functie is belangrijk omdat, als het eiwit functioneert om kankercellen te onderdrukken, het onvermogen om een ​​GQ-sequentie af te wikkelen, kan resulteren in de replicatie van kanker- en kwaadaardige cellen.

"Dit is belangrijk omdat inzicht in hoe we GQ-structuren gemakkelijk kunnen openen een nieuwe weg zou kunnen bieden naar de toekomst van behandelingsopties voor bepaalde ziekten," zei Zhang. "Er zijn voorheen geen andere externe hulpmiddelen die we gemakkelijk kunnen gebruiken om deze structuren in de cel te openen."

Zhang en zijn team deden onderzoek naar de Ser/Arg-rijke of SR-eiwitfamilie.

Er zijn 12 leden van de SR-eiwitfamilie. Deze familie van RNA-bindende eiwitten is vooral bekend vanwege de RNA-splitsing. SRSF1 houdt toezicht op de splitsing van meer dan 1.500 verschillende messenger-RNA-transcripten.

"De verkeerde functie van splitsing kan resulteren in de ontwikkeling van verschillende ziekten zoals kanker," zei Zhang. "Ongeveer 60% van de ziekten kan feitelijk worden toegeschreven aan het verkeerd functioneren van de splitsing."

Elk lid van de SR-eiwitfamilie bestaat uit één of twee N-terminale RNA-herkenningsmotieven, of RRM's, en een fosforyleerbare C-terminale eiwitregio die rijk is aan repetitieve Arg/Ser-dipeptiden, of RS.

Het laboratorium van Zhang is het eerste dat met succes SRSF1 van volledige lengte in zijn oorspronkelijke staat heeft opgelost. Het team van Zhang gebruikte dit om het RNA-bindende landschap van SRSF1 te verkennen. Door dit met succes te doen, ontdekte het team van Zhang dat SRSF1 RS de voorkeur geeft aan purine boven pyrimidine.

Door gebruik te maken van de fluorescentie-resonantie-energieoverdracht, of FRET, tussen fluorescerende chemicaliën Cy3 en Cy5, konden Zhang en zijn team de aanzienlijke afname van het Cy5-signaal zien na de toevoeging van SRSF1. Deze afname betekent een coöperatieve binding van SRSF1 aan ARPC2 GQ en de ontvouwing van de ARPC2 GQ.

"Onze bevindingen zijn slechts een begin van het begrijpen van de bredere rol die SR-eiwitten spelen bij het splitsen en vertalen van RNA", zei Zhang. "Het begrijpen van deze eigenschappen is belangrijk omdat het ons helpt beter te begrijpen hoe de eiwitexpressie in de cel wordt gereguleerd."

Meer informatie: Naiduwadura Ivon Upekala De Silva et al, Een nieuwe functie van SRSF1 blootleggen bij het binden en ontvouwen van RNA G-quadruplexen, Nucleïnezurenonderzoek (2024). DOI:10.1093/nar/gkae213

Journaalinformatie: Nucleïnezurenonderzoek

Aangeboden door de Universiteit van Alabama in Birmingham