RNA-transkription är den genomiska process där en cell producerar en dubblett av en gens DNA-sekvens. I en studie publicerad i Nucleic Acids Research , University of Alabama i Birmingham Institutionen för kemi Professor Jun Zhang, Ph.D., och hans team avslöjar hur proteinet SRSF1 har den nya funktionen att binda och utveckla komplexa RNA Guanine-quadruplexes.

En G-quadruplex (GQ) finns i både DNA- och RNA-sekvenser och är en struktur av fyra guaninbaser fästa i en plan array. Dessa arrayer, kända som G-tetrad, är anslutna via Hoogsteen-baspar. Det är allmänt sett att tre eller flera lager av G-tetrader är det som utgör en GQ-struktur.

I en normalt fungerande cell lindas de flesta GQ så småningom av, så att informationen som kodas av RNA:t kan användas för proteinuttryck. GQ används vanligtvis för att reglera proteinuttrycksnivån. Men på grund av den extrema stabiliteten hos deras strukturer är GQ relativt svåra att varva ner när de väl har bildats i celler.

Till exempel, om GQ inte lindas av, kan ribosomen inte passera och det nödvändiga proteinet kan inte produceras. Denna reglerande funktion är viktig eftersom, om proteinet fungerar för att undertrycka cancerceller, kan en oförmåga att varva ner en GQ-sekvens resultera i replikering av cancerceller och skadliga celler.

"Detta är viktigt eftersom att förstå hur vi enkelt kan öppna GQ-strukturer kan ge en annan väg in i framtiden för behandlingsalternativ för vissa sjukdomar," sa Zhang. "Det finns tidigare inga andra externa verktyg som vi enkelt kan använda för att öppna dessa strukturer i cellen."

Zhang och hans team undersökte den Ser/Arg-rika, eller SR, proteinfamiljen.

Det finns 12 medlemmar av SR-proteinfamiljen. Denna familj av RNA-bindande proteiner är mest känd för RNA-splitsning. SRSF1 övervakar skarvningen av mer än 1 500 olika budbärar-RNA-transkript.

"Felfunktionen av skarvning kan resultera i utvecklingen av olika sjukdomar som cancer," sade Zhang. "Omkring 60 % av sjukdomarna kan faktiskt tillskrivas skarvningens felaktiga funktion."

Varje medlem av SR-proteinfamiljen består av ett eller två N-terminala RNA-igenkänningsmotiv, eller RRM, och en fosforylerbar C-terminal proteinregion rik på repetitiva Arg/Ser-dipeptider, eller RS.

Zhangs labb är det första som framgångsrikt solubiliserar fullängds SRSF1 i sitt ursprungliga tillstånd. Zhangs team använde detta för att utforska det RNA-bindande landskapet i SRSF1. Genom att göra det framgångsrikt fann Zhangs team att SRSF1 RS föredrar purin framför pyrimidin.

Genom att använda fluorescensresonansenergiöverföringen, eller FRET, mellan fluorescerande kemikalier Cy3 och Cy5, kunde Zhang och hans team se den signifikanta Cy5-signalminskningen vid tillägget av SRSF1. Denna minskning betyder en kooperativ bindning av SRSF1 till ARPC2 GQ och utveckling av ARPC2 GQ.

"Våra fynd är bara en början på att förstå de bredare rollerna SR-proteiner spelar i RNA-skarvning och translation," sa Zhang. "Att förstå dessa egenskaper är viktigt eftersom det hjälper oss att bättre förstå hur proteinuttryck regleras inuti cellen."

Mer information: Naiduwadura Ivon Upekala De Silva et al, Upptäcka en ny funktion av SRSF1 vid bindning och utveckling av RNA G-quadruplexes, Nucleic Acids Research (2024). DOI:10.1093/nar/gkae213

Journalinformation: Nukleinsyraforskning

Tillhandahålls av University of Alabama i Birmingham