Functional analysis of posttranscriptional gene regulation by TENT5A in biomineralization and metabolism

Abstract

Non-canonical poly-A polymerases, such as TENT5A, belong to the Terminal nucleotidyl transferases (TENTs) family and are crucial for mRNA protection, stability, and translation. A Tent5a knock-out (KO) mouse model was generated in our laboratory, which exhibited a phenotype in teeth, skeleton structure, and metabolism. In my PhD project, I aimed to characterize the molecular mechanism underlying these phenotypes and explore their potential connection to rare human diseases. I focused on the biological function of Tent5a gene in enamel development (amelogenesis) and mRNA stabilization. Micro-computed tomography and scanning electron microscopy revealed that Tent5a KO mice displayed thin, hypomineralized enamel with disrupted microstructure, a condition known as Amelogenesis imperfecta. Direct mRNA sequencing demonstrated that TENT5A is responsible for polyadenylation of amelogenin (AmelX) and other secreted proteins, leading to a shortened poly-A tail in Tent5a KO ameloblasts. Moreover, Tent5a KO mice disclosed impaired self- assembly of enamel matrix proteins (EMPs) such as AMELX and ameloblastin (AMBN), leading to compromised hydroxyapatite deposition and enamel formation. In addition to its role in teeth, I investigated the physiological functions of EMPs in other tissues, considering that EMP...

Nekanonické poly-A polymerázy, jako je TENT5A, patří do rodiny terminálních nukleotidyltransferáz (TENT) a mají zásadní význam pro ochranu, stabilitu a translaci mRNA. V naší laboratoři byl vytvořen knock-out (KO) model myši Tent5a, který vykazoval fenotyp v oblasti zubů, struktury kostry a metabolismu. Ve svém doktorském projektu jsem se zaměřila na charakterizaci molekulárního mechanismu, který je základem těchto fenotypů, a na zkoumání jejich potenciální souvislosti se vzácnými lidskými chorobami. Zaměřila jsem se na biologickou funkci genu Tent5a při vývoji skloviny (amelogenezi) a stabilizaci mRNA. Mikrotomografie (μCT) a skenovací elektronová mikroskopie odhalily, že Tent5a KO jedinci vykazují tenkou hypomineralizovanou sklovinu s narušenou mikrostrukturou, což je stav známý jako Amelogenesis imperfecta. Přímé sekvenování mRNA prokázalo, že TENT5A je zodpovědný za polyadenylaci amelogeninu (AmelX) a dalších vylučovaných proteinů, což vede ke zkrácení poly-A konce u ameloblastů Tent5a KO myší. U Tent5a KO jedinců byla navíc zjištěna porucha samo sestavování proteinů sklovinné matrix (EMP), jako je AMELX a ameloblastin (AMBN), což vedlo ke zhoršenému ukládání hydroxyapatitu a ovlivnění tvorby skloviny. Kromě úlohy v zubech jsem zkoumala fyziologické funkce EMP v jiných tkáních vzhledem k tomu,...