The Roles of PI(4,5)P2 and PI(3,4)P2 in Nuclear Compartment Organization and Gene Expression Regulation

Abstract

The Roles of PI(4,5)P2 and PI(3,4)P2 in Nuclear Compartment Organization and Gene Expression Regulation Abstract (English) Nuclear phosphoinositides are becoming increasingly recognized as important regulators of gene expression; nevertheless, their compartment-specific functions in RNA metabolism remain inadequately elucidated. This study delineates specific nuclear functions for phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PI(4,5)P2) and phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate (PI(3,4)P2), two bisphosphorylated lipids characterized by distinct nuclear distributions. Through lipid-affinity RNA pulldown sequencing, motif discovery, and high-resolution imaging, we identify a category of long non-coding RNAs that specifically interact with PI(4,5)P2, including the cancer-related lncRNA HANR. The PI(4,5)P2-lncRNA complexes are concentrated in the perinucleolar compartment, a cancer-specific phase-separated structure, and are found in proximity to essential transcriptional regulators such as MED1, BRD4, and MYO1C. The findings indicate that the perinucleolar compartment may facilitate oncogenic transcriptional programs. Parallel investigations demonstrated that PI(3,4)P2 is absent from transcriptionally active NLIs but tends to accumulate in nuclear speckles and at the nuclear periphery, where it interacts with mRNA...

Úlohy PI(4,5)P2 a PI(3,4)P2 v organizaci jaderných kompartmentů a regulaci genové exprese Abstrakt (Česky) Jaderné fosfoinozitidy jsou stále více uznávány jako důležití regulátoři genové exprese; jejich funkce specifické pro jednotlivé jaderné kompartmenty v metabolismu RNA však zůstávají nedostatečně objasněné. Tato studie popisuje specifické jaderné funkce fosfatidylinositolu 4,5-bisfosfátu (PI(4,5)P2) a fosfatidylinositolu 3,4-bisfosfátu (PI(3,4)P2), dvou bisfosforylovaných lipidů, které se vyznačují odlišnou distribucí uvnitř jádra. Pomocí lipidově-afinitního pulldown sekvenování RNA, analýzy motivů a vysoce rozlišovacího zobrazování jsme identifikovali skupinu dlouhých nekódujících RNA, které se specificky vážou na PI(4,5)P2, včetně s nádory asociované lncRNA HANR. Komplexy PI(4,5)P2-lncRNA jsou koncentrovány v perinukleolárním kompartmentu, což je fáze separovaná struktura specifická pro nádorové buňky, a nacházejí se v blízkosti klíčových transkripčních regulátorů, jako jsou MED1, BRD4 a MYO1C. Tato zjištění naznačují, že perinukleolární kompartment může podporovat onkogenní transkripční programy. Paralelní analýzy ukázaly, že PI(3,4)P2 chybí v transkripčně aktivních jaderných lipidových ostrůvcích (NLIs), ale hromadí se v jaderných speklích a při jaderném obalu, kde interaguje s faktory exportu...