Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-3763
Authors: Mohana Sundara Shanmugam, Giriram Kumar
Title: The Drosophila 7SK snRNP complex is required for synaptic growth and function of motoneurons
Online publication date: 27-Sep-2019
Language: english
Abstract: The 7SK snRNP is a ribonucleoprotein complex composed of the abundant non-coding nuclear RNA 7SK, the RNA binding proteins Methylphosphate Capping Enzyme (MePCE), La-related protein 7 (Larp7) and Hexamethylene bis-acetamide-inducible (HEXIM). In higher eukaryotes, the 7SK snRNP complex plays a major role in preventing the premature entry of paused RNA Pol II into the elongation phase by sequestering the positive transcription elongation factor (P-TEFb). Intriguingly, despite this general function characterized essentially from cell culture studies, the LARP7 loss of function in human is viable. Nevertheless, the patients suffer from several defects including restricted growth and intellectual disability, also known as the Alazami syndrome. Currently, it is unclear how the absence of LARP7 specifically gives rise to this syndrome. In order to gain insights into this question and to more globally assess the function of promoter-proximal pausing in a developmental context, I used Drosophila as a model organism to generate mutants of several 7SK snRNP complex subunits. I found that the knockout of Larp7 or 7SK RNA in Drosophila does not affect viability but alters fly locomotion. Consistently, alteration of the 7SK snRNP complex specifically reduces axonal growth at neuromuscular junctions (NMJ) of developing larvae. I showed that Larp7 is enriched in a few subtypes of motoneurons and acts autonomously in these cells to promote axonal growth. In addition, electrophysiology analysis of synaptic activity shows mild alteration of synaptic transmission. Interestingly, decreasing the level of P-TEFb fully restores the axonal growth and partially the locomotion, indicating that the 7SK snRNP complex regulates growth via a transcriptional function. Our transcriptomic analysis of mutant motoneurons revealed that the 7SK snRNP complex regulates genes that contain high GC content at their promoter as well as long introns. Altogether, our work adds new insights into the specificity of the 7SK snRNP complex during the development of a multicellular organism and highlights the importance of promoter-proximal pausing in the development of motoneurons.
Das 7SK snRNP ist ein Ribonukleoprotein-Komplex, der sich aus der reichlich vorhandenen nicht-kodierenden nuklearen RNA 7SK, den RNA-Bindungsproteinen Methylphosphat-Capping-Enzym (MePCE), La-related Protein 7 (Larp7) und Hexamethylene bis-acetamide-inducible (HEXIM) zusammensetzt. In höheren Eukaryoten spielt der 7SK-snRNP-Komplex eine wichtige Rolle bei der Verhinderung des vorzeitigen Eintritts von pausierter RNA Pol II in die Elongationsphase durch Sequestrieren des positive transcription elongation factor (P-TEFb). Interessanterweise ist trotz dieser allgemeinen Funktion, die im Wesentlichen aus Zellkulturstudien hervorgeht, der LARP7-Funktionsverlust beim Menschen lebensfähig. Nichtsdestotrotz leiden die Patienten an mehreren Defekten, einschließlich eingeschränktem Wachstum und geistiger Behinderung, auch bekannt als Alazami-Syndrom. Derzeit ist unklar wie das Fehlen von LARP7 zu diesem Syndrom führt. Um Einsichten in diese Frage zu gewinnen und die Funktion des promoter proximal pausings globaler im Kontext der Entwicklung zu bewerten, generierte ich Mutanten mehrerer 7SK snRNP-Komplexuntereinheiten im Modellorganismus Drosophila. Ich fand heraus, dass der Funktionsverlust von Larp7 oder 7SK-RNA in Drosophila nicht die Lebensfähigkeit beeinflusst, sondern die Fortbewegung der Fliegen verändert. In Übereinstimmung damit reduziert die Veränderung des 7SK snRNP-Komplexes spezifisch das axonale Wachstum an neuromuskulären Übergängen (NMJ) von sich entwickelnden Larven. Ich habe gezeigt, dass Larp7 in einigen Motoneuronsubtypen angereichert ist und in diesen Zellen autonom wirkt, um das axonale Wachstum zu fördern. Darüber hinaus zeigt die elektrophysiologische Analyse der synaptischen Aktivität eine leichte Veränderung der synaptischen Übertragung. Interessanterweise stellt eine Verringerung des P-TEFb-Spiegels vollständig das axonale Wachstum und partiell die Fortbewegung wieder her, was darauf hinweist, dass der 7SK-snRNP-Komplex das Wachstum über eine Transkriptionsfunktion reguliert. Unsere transkriptomische Analyse von mutierten Motoneuronen ergab, dass der 7SK-snRNP-Komplex Gene reguliert, die an ihrem Promotor einen hohen GC-Gehalt sowie lange Introns enthalten. Zusammengefasst liefert unsere Arbeit neue Einblicke in die Spezifität des 7SK-snRNP-Komplexes während der Entwicklung eines mehrzelligen Organismus und unterstreicht die Bedeutung des promoter proximal pausings bei der Entwicklung von Motoneuronen.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: Externe Einrichtungen
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-3763
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 130 Seiten
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