Ribosomal protein Rpl22 regulates the splicing of its own transcripts

Abstract

Kvasinka Saccharomyces cerevisiae patrí medzi organizmy s malým počtom intrónov, ktoré sa nachádzajú v približne 5% jej génov. Najdôležitejšou skupinou takýchto génov sú gény kódujúce ribozomálne proteíny. Tie sú okrem iného vysoko exprimované a častokrát kódované dvoma paralógmi. Parenteau s kolegami popísala intrón-dependentné intergénové regulačné obvody, ku ktorým dochádza medzi ribozomálnymi paralógmi a ktoré kontrolujú pomery ich expresie. V tejto práci sa nám nepodarilo potvrdiť prítomnosť takýchto obvodov u 6 zo 7 testovaných párov paralógov. Jedinou funkčnou je regulácia u RPL22 paralógov. Ukázali sme, že Rp22 proteín blokuje pre-mRNA zostrih oboch RPL22 paralógov, avšak prednostne RPL22B. Proteín Rpl22 to sprostredkováva väzbou na sekundárnu štruktúru v RPL22B intróne, pričom mutácia RNA-väzbovej domény proteínu Rpl22 vedie k strate väzby. Takáto sekundárna štruktúra a väzba na ňu je zachovaná aj v kvasinke Kluyveromyces lactis, ktorá obsahuje iba jednu kópiu RPL22 génu. Výsledky tejto práce vedú k lepšiemu porozumeniu intergénovej regulácie, ku ktorej dochádza medzi funkčne odlišnými RPL22 paralógmi. Kľúčové slová intróny, gény ribozomálnych proteínov, Rpl22, RPL22 paralógy, zostrih pre-mRNA, Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae is an intron-poor organism with introns present in only 5% of its genes. The most prominent group of intron-containing genes are ribosomal protein (RP) genes. They are highly expressed and most of them are present as two paralogs. Parenteau et al. described the existence of intron- dependent intergenic regulatory circuits controlling expression ratios of RP paralogs. In this project, we did not confirm the regulation in 6 out of 7 tested regulatory circuits. We validated the regulation between RPL22 paralogs. We further showed that Rpl22 protein blocks the pre-mRNA splicing of both paralogs, with RPL22B paralog being more sensitive. Rpl22 protein binds to the stem-loop of RPL22B intron - disruption of the binding domain of Rpl22 proteins leads to loss of interaction. Moreover, the regulation seems to be working the same way in yeast Kluyveromyces lactis, which has only a single RPL22 copy. Overall, these results lead to better understanding of intergenic regulation, which adjusts the expression ratio between functionally different RPL22 paralogs. Key words introns, ribosomal protein genes, Rpl22, RPL22 paralogs, pre-mRNA splicing, Saccharomyces cerevisiae