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Authors: Dold, Annabelle Cynthia Elisabeth
Title: Investigating the function of Makorin 1 in Drosophila oogenesis
Online publication date: 13-Feb-2020
Language: english
Abstract: Axis formation of the Drosophila embryo is determined by the localized expression of specific mRNAs and proteins. This asymmetric distribution is already established during oogenesis in the mother. Oskar (Osk), which induces the formation of the posterior axis is among the first determinants to localize to the posterior pole of the egg-to-be, the oocyte. Translation of osk mRNA is repressed during its transport by several factors, including the RNA-binding protein Bruno1 (Bru1). When reaching the posterior pole, the translational repression is relieved by a yet unknown signal. In this study, we identified the highly conserved E3 ligase Makorin 1 (Mkrn1) as a novel activator of osk translation. Apart from its RING E3 ligase domain, Mkrn1 possesses C3H-type zinc finger (ZnF) domains that have been proposed to mediate the binding to RNA. Indeed, we show that Mkrn1 localizes to the posterior pole where it specifically interacts with osk 3’ UTR via its first ZnF domain. The binding is enhanced by the polyA binding protein (pAbp) that interacts with Mkrn1 via a non-consensus PAM2 motif. Furthermore, Mkrn1 interacts with several other RNA-binding proteins that regulate osk expression during oogenesis. Mechanistically, we found that Mkrn1 activates osk translation by competing with Bru1 for binding to osk 3’ UTR. Thus, we characterized Drosophila Mkrn1 as a novel and essential regulator of oogenesis. The fact that Mkrn1 shares several features with its mammalian ortholog, such as the identity of interaction partners and the dependency of pAbp for binding to RNA, suggests that the function of Mkrn1 during oogenesis might be conserved.
In Drosophila bilden sich die embryonalen Körperachsen durch die lokale Expression bestimmter mRNAs und Proteine. Die asymmetrische Verteilung dieser Faktoren etabliert sich bereits in der Mutter während der Oogenese. Oskar (Osk) ist eines der ersten Proteine, das sich am posterioren Abschnitt der Eizelle – oder Oozyte – anlagert. Diese Positionierung ist von großer Bedeutung, da Osk die posteriore Orientierung in der Oozyte einleitet. Um die präzise Verteilung von Osk zu gewährleisten, wird die Translation während des Transports der mRNA gehemmt. Bruno (Bru1) spielt dabei eine entscheidende Rolle: das Protein bindet osk mRNA und unterdrückt dabei die Translation. Am posterioren Teil der Oozyte wird diese Hemmung allerdings aufgehoben, um die Translation zu ermöglichen. Wie es zu diesem Wechsel kommt, ist jedoch nicht bekannt. In der folgenden Arbeit wurde die E3 Ligase Makorin 1 (Mkrn1) als neuer Faktor, der osk mRNA reguliert, charakterisiert. Mkrn1 ist evolutionär stark konserviert und regt die Translation von osk am posterioren Ende der Oozyte an. Neben einer RING Domäne besitzt Mkrn1 zwei Zink Finger (ZnF) Domänen. Es wurde postuliert, dass die ZnF Domänen in Mkrn1 benötigt werden, um RNA zu binden. Mit meiner Studie wurde diese Theorie bestätigt: Drosophila Mkrn1 bindet osk mRNA über die ZnF1 Domäne. Die spezifische Interaktion mit dem 3’ UTR von osk wird über die Bindung mit dem polyA Bindeprotein (pAbp) gestärkt. Mkrn1 interagiert mit pAbp über ein nicht konserviertes PAM2 Motiv. Neben pAbp bindet Mkrn1 weitere RNA-Bindeproteine, die die Expression von osk während der Oogenese regulieren. Zusammenfassend aktiviert Mkrn1 die Translation von osk, indem es mit Bru1 um dieselbe Bindestelle an der mRNA konkurriert. Damit charakterisiert diese Arbeit Mkrn1 als neuen und essentiellen Regulator der Oogenese. Interessanterweise bestehen viele Gemeinsamkeiten zwischen Mkrn1 in Drosophila und Säugetieren. Beispielsweise interagieren beide orthologen Proteine mit den gleichen Proteinen und binden RNA mit der gleichen Abhängigkeit zu pAbp. Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Mkrn1 in Säugetieren eine ähnliche Funktion während der Oogenese besitzen könnte.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: Externe Einrichtungen
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2684
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: XV, 149, V Blätter
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