A role of the 5' cap in Sm-class snRNA biogenesis

Abstract

Malé jaderné RNA (snRNA) jsou hlavní složkou sestřihového komplexu - spliceozomu, který katalyzuje sestřih pre-mRNA. snRNA jsou produkovány složitým biogenním procesem, který zahrnuje modifikace snRNA a skládání snRNA do ribonukleoproteinových snRNP částic. Biogeneze snRNA také zahrnuje několik kroků kontroly kvality, které zaručují, že chybné snRNP částice nejsou využity ve spliceozomu. 5' trimetylguanosinová čepička (TMG) je jedna z důležitých struktur využívaná v kontrole kvality snRNA typu Sm. Tvorbu 5' čepičky na snRNA doprovází modifikace prvního přepisovaného nukleotidu, adenosinu, konkrétně jeho 2'-O-metylace a N6- methylace během transkripce. N6-metylace čepičky je později opět odstraněna demetylázou FTO. V této práci přináším nové poznatky o funkci modifikací 5' čepičky na snRNA. Ukazuji, že N6- demetylace je důležitým krokem pro správnou biogenezi snRNA, především pro biogenezi U2 snRNA. Dále prezentuji důkazy, že 5' čepička hraje roli v kontrole kvality snRNA, které jsou zkrácené na 5' konci. Naše data naznačují, že zkrácené snRNA nesou ve zvýšené míře nezralé monometylované čepičky a jsou vázány proteinovým komplexem IFIT1/2/3, který čepičky rozpoznává. Na základě našich dat odhadujeme, že biogeneze zkrácených snRNA je částečně pozastavena v jejích brzkých fázích a snRNA jsou odkloněny...

Small nuclear RNAs (snRNAs) are the core component of the spliceosome which catalyzes pre-mRNA splicing. They undergo a complex biogenesis process which includes snRNA modifications and their assembly into ribonucleoprotein splicing particles snRNPs. The snRNA biogenesis pathway also includes several quality control steps, which block defective snRNPs from entering the spliceosome. One of the important feature involved in Sm-class snRNA quality control is the 5' trimethylguanosine cap (TMG). The capping of Sm-class snRNAs is also connected to the modifications of the first transcribed nucleotide, adenosine, which gets co-transcriptionally 2'-O-methylated and N6-methylated. However, the N6-methylation is later removed by FTO demethylase. Here I shed more light on functional relevance of the various modifications of snRNA 5' cap. I show that the N6-demethylation of the cap is important for normal metabolism of snRNAs, especially U2 snRNA. Next, I provide evidence that the 5' cap plays a role in quality control of 5' truncated snRNAs. Our data suggest that the truncated snRNAs accumulate immature monomethylated caps and are bound by a specific cap binding complex IFIT1/2/3. I propose that the 5' truncated snRNAs are partially stalled in early stages of snRNA biogenesis and are targeted by quality...