Analysis of nuclear actin-interacting proteins and actin-regulated transcription factors

Julkaisun otsikon käännös: Tuman aktiinin kanssa vuorovaikuttavat proteiinit ja aktiinivälitteiset transkriptiofaktorit

Tiina Viita

Tutkimustuotos: OpinnäyteVäitöskirjaArtikkelikokoelma

Abstrakti

Tuma säätelee solun toimintaa ilmentämällä eri geenejä eri aikaan. Aktiinilla on tumassa tärkeä tehtävä geenien ilmentymisen säätelijänä. Aktiini tunnetaan paremmin tuman ulkopuolella, jossa se toimii osana solun tukirankaa ja vaikuttaa solun liikkumiseen. Aktiinin on todettu vaikuttavan geenien ilmentymiseen sekä suoraan (sitoutumalla RNA-polymeraasiin) että välillisesti (sitoutumalla erilaisiin transkriptiota sääteleviin proteiineihin). Vaikka aktiinin merkitys soluntukirangassa tunnetaan varsin hyvin, ja tutkimuksissa on löydetty kymmeniä aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja, tuman aktiinin kanssa suorasti vuorovaikuttavia proteiineja tiedetään varsin vähän. Myös suorat todisteet tuman aktiinin molekulaarisista mekanismeista monien tuman tehtävien osalta puuttuvat.
Tässä tutkimuksessa on kartoitettu uusia tuman aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja massaspektrometriaan perustuvilla menetelmillä (AP-MS ja BioID). Tutkimuksemme osoittivat, että aktiini sitoutuu tuman komplekseihin monomeerina ja lisäksi se sitoutuu stabiilimmin kromatiininmuokkauskomplekseihin, mutta vain hetkellisesti transkriptioon ja DNA:n kahdentumiseen liittyviin proteiinikomplekseihin. Löysimme myös hATAC-proteiinikompleksin, jonka nyt osoitamme ensimmäistä kertaa sitoutuvan aktiiniin. HATAC tehtävänä on asetyloida histoneita ja tuloksemme osoittivat, että aktiini sitoutuu hATAC-kompleksin KAT14 alayksikköön ja säätelee KAT14:n histoniasetyylitransferaasi (HAT) aktiivisuutta in vitro ja in vivo. BioID:n avulla havaitsimme aktiinin vuorovaikuttavan dynaamisesti monien RNA:n silmukointiin liittyvien proteiinien kanssa. Tutkimuksemme osoittivat, että muutokset tuman aktiinin määrissä vaikuttavat SMN2 minigeenin vaihtoehtoiseen RNA:n silmukointiin. Täten osoitamme, ensimmäistä kertaa, että tuman aktiini on mukana RNA:n silmukoinnin säätelyssä. Uusien vuorovaikuttavien proteiininen löytäminen mahdollistaa perusteellisen molekulaaristen mekanismien tutkimisen tehtävissä, joihin tuman aktiini on aiemmin liitetty.
Lisäksi väitöskirjatyössä on tutkittu, miten aktiini säätelee proteiineja, joilla on aktiini-monomeereja sitova RPEL domeeni. Parhaiten tunnettu, RPEL-domeenin sisältävä proteiini, on MRTF-A, joka on seerumi responsiivisen faktorin (SRF:n) koaktivaattori. Vasteena aktiinin polymerisaatiolle MRTF-A kulkeutuu solulimasta tumaan, jossa se yhdessä SRF:n kanssa aktivoi kohdegeenien transkriptiota. Toinen proteiiniperhe, joilla on RPEL-domeeni, on phosphatase and actin regulator (Phactr) proteiiniperhe. Näiden proteiinien on myös todettu sitoutuvat Protein Phosphatase 1 (PP1) proteiiniin. Tutkiessamme Phactr4 proteiinin RPEL-domeenin merkitystä ja havaitsimme, että Phactr4 aktivoi PP1 proteiinia aktiinivälitteisesti. Aktivoitunut PP1 proteiini säätelee paikallisesti aktiini-säkeiden ja aktiini-monomeerien tasapainoa soluissa, aktivoimalla säikeistä aktiinia pilkkovan kofiliinin. Täten todistimme, että aktiini itse pystyy säätelemään solun aktiini-säkeiden ja aktiini-monomeerien tasoja Phactr4:n RPEL-domeenin kautta. Lisäksi osoitimme, että aktiini ei yksinään säätele MRTF-A:n tumakuljetusta, sillä RNA helikaasi, DDX19, pystyy säätelemään MRTF-A:n tumakuljetusta aktiinin polymerisaatiosta riippumatta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että tutkimukseni on selkiyttänyt aktiini roolia tumassa kartoittamalla uusia, aktiinin kanssa vuorovaikuttavia proteiineja tuman sisällä. Tämän lisäksi olen työssäni löytänyt uusia säätelymekanismeja proteiineille, jotka sisältävät aktiini-monomeereja sitovan RPEL-domeenin.
Julkaisun otsikon käännösTuman aktiinin kanssa vuorovaikuttavat proteiinit ja aktiinivälitteiset transkriptiofaktorit
Alkuperäiskielienglanti
Myöntävä instituutio
  • Helsingin yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Vartiainen, Maria, Valvoja
Myöntöpäivämäärä2 toukokuuta 2019
JulkaisupaikkaHelsinki
Kustantaja
Painoksen ISBN978-951-51-4949-7
Sähköinen ISBN978-951-51-4950-3
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tieteenalat

  • 1182 Biokemia, solu- ja molekyylibiologia
  • NUCLEAR ACTIN
  • NUCLEUS
  • MASS SPECTROMETRY
  • histone acetyltransferase (HAT)
  • mRNA splicing

Siteeraa tätä