Cysteine tRNA regulates protein synthesis in human cell lines

Abstract

A significant number of known human genetic diseases is associated with nonsense mutations leading to the introduction of a premature termination codon into the coding sequence. A termination codon can be read through by its near-cognate tRNA (tRNA with two anticodon nucleotides base-pairing with a stop codon); potentially generating C-terminally extended protein variants. In yeast, UGA stop codon was described to be read through by tRNA-Trp and tRNA-Cys. Similar was observed for tRNA-Trp in human HEK293T cell line. The aim of this thesis was to investigate if human tRNA-Cys can act as a near-cognate tRNA in human HEK293T cell line. There are two isoacceptors which constitute the tRNA-Cys family, with ACA and GCA anticodon. There are 1 and 23 isodecoders to the ACA and GCA anticodons, respectively. Here, altogether as many as nine tRNA-Cys isodecoders (distinct in their sequence and with varying levels of expression) were tested for their ability to increase UGA readthrough in HEK293T using p2luci and pSGDluc dual-luciferase reporter vectors. In both p2luci and pSGDluc, we observed that at least one tRNA-Cys isodecoder, tRNA-Cys-GCA-4-1, is capable of significantly elevating the UGA readthrough levels when overexpressed in HEK293T. This indicates that similarly to yeast, tRNA-Cys is capable of...

Velká část lidských genetických chorob je asociovaná s nonsense mutacemi vedoucími ke vzniku předčasného terminačního kodonu v kódující sekvenci. Terminační kodon může být pročten pomocí near-cognate tRNA (tRNA se dvěma bazemi antikodonu párujícími se stop kodonem), což nazýváme tzv. readthrough; toto může vést k tvorbě C-terminálně extendovaných variant proteinu. Schopnost indukovat readthrough UGA stop kodonu byla v kvasinkách popsána u tRNA-Trp a tRNA-Cys. V lidské buněčné linii HEK293T byla popsána u lidské tRNA-Trp. Cílem této práce bylo zjistit, zda také lidská tRNA-Cys může fungovat jako near-cognate tRNA v lidské buněčné linii HEK293T. Rodina tRNA-Cys je tvořena dvěma isoakceptory, jeden nese antikodon ACA, druhý GCA. Existuje 1 isodecoder ACA a 23 isodecoderů GCA isoakceptoru. V této práci bylo testováno celkem 9 isodecoderů lidské tRNA-Cys (lišících se sekvencí a mírou exprese) pro schopnost pročíst stop kodon UGA v HEK293T za použití p2luci a pSGDluc dual-luciferase vektorů. Pozorovali jsme, že v p2luci i pSGDluc je minimálně jeden isodecoder, tRNA-Cys-GCA-4-1, schopen zvýšit readthrough stop kodonu UGA při zvýšení exprese tohoto isodecoderu v HEK293T. Tyto výsledky naznačují, že stejně jako v kvasinkách, je i v lidských buněčných liniích tRNA-Cys schopna inkorporovat se na stop kodon...