Characterizing the role of RNA-binding proteins in ubiquitin signaling
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Um ein funktionelles Protein herzustellen, wird DNA in Boten-RNA (mRNA) transkribiert. Diese wird dann posttranskriptionell verarbeitet und schließlich in ein Protein translatiert. Während der Genexpression wird die mRNA von RNA-bindenden Proteinen (RBPs), die das Schicksal der mRNA bestimmen, gebunden und verarbeitet. Eine besondere Klasse von RBPs sind RNA-bindende Ubiquitin-Ligasen (RBULs), welche Substratproteine ubiquitylieren können. Die zelluläre und molekulare Funktion der meisten RBULs ist kaum untersucht. Durch die Implementierung des adaptierten Affinitäts-Aufreinigung (AP)-Ansatzes werden in dieser Arbeit die Interaktions-Netzwerke von sechs RBULs bestimmt. Mit Hilfe der Genfunktions-Ähnlichkeits-Analyse werden die stabilen Bindungspartner von jedem der Köderproteine definiert. Die interagierenden Proteine geben Hinweise auf physiologische Funktionen dieser RBULs. Die identifizierten Interaktionspartner verbinden die Ubiquitylierungs-Maschinerie mit den verschiedenen Schritten des RNA-Metabolismus‘. RBULs verbinden also die molekularen Signalwege der post-transkriptionellen Regulation mit dem Ubiquitin-System.
Das Ubiquitin-System ist am Abbau von defekten Proteinen beteiligt, um die Protein-Homöostase sicherzustellen. Schadhafte mRNAs, werden co-translationell erkannt. Im Rahmen dieser Arbeit habe ich herausgefunden, dass eine RBUL, das Makorin-Ringfinger-Protein 1 (MKRN1), an der Blockierung der Ribosomen an Poly(A)-Segementen während der Ribosom-assoziierten Qualitäts-Kontrolle (RQC) beteiligt ist. RQC ermöglicht den Abbau anomaler mRNAs und derer neu translatierten Polypeptide. Dies vermeidet die Ansammlung toxischer Proteine in der Zelle. MKRN1 wird, wahrscheinlich mit der Hilfe seines Interaktionspartners PABPC1/4, vor (vorzeitigen) Poly(A)-Schwänzen und direkt vor A-Segmenten innerhalb von 3' UTRs platziert. So kann MKRN1 defekte mRNAs erkennen. Ribosomen werden durch eine Blockade an der Translation dieser Poly(A)-Schwänze gehindert. MKRN1 ubiquityliert RPS10, was darauf hindeutet, dass MKRN1 Ribosomen durch Ubiquitylierung dieses ribosomalen Proteins stoppt. Auf eine globalere Funktion von MKRN1 in der Regulation der post-transkriptionellen Genexpression weist seine Zugehörigkeit zu einem ‚Boten‘-Ribonukleoprotein-Partikel hin, welches aus mehreren RBPs wie PABPC1, LARP1 und IGF2BP1 besteht.