Regulation of RNA surveillance by the dynamic Exon Junction Complex
动态外显子连接复合物对 RNA 监视的调节
基本信息
- 批准号:9384336
- 负责人:
- 金额:$ 31.27万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffinity ChromatographyBinding SitesBiologicalBiological ProcessBiologyCell physiologyCellsCommunicationComplexCoupledDNADNA sequencingDataDefectDepositionDevelopmentEnsureEventExcisionExonsFunctional disorderGene ExpressionGene Expression RegulationGenesGeneticGenetic TranscriptionGoalsHealthHumanImmunoprecipitationIntellectual functioning disabilityIntronsKineticsLabelLeadMLN51 GeneMalignant NeoplasmsMass Spectrum AnalysisMediatingMental RetardationMessenger RNAMetabolicMetabolismMethodsMutationPathway interactionsPlayPositioning AttributeProcessProteinsQuality ControlRNARecruitment ActivityRegulationRegulator GenesRegulatory PathwayReporterRestRibonucleoproteinsRoleSiteSpecific qualifier valueSpecificitySpliceosomesStereotypingTerminator CodonTestingTranscriptTranscription ProcessTranslationsWorkbasedeep sequencinggenetic informationhuman diseasein vivoinsightinterdisciplinary approachmRNA Decaymessenger ribonucleoproteinneglectnext generationnovelprematureprotein complexprotein purificationtooltranscriptometranscriptome sequencingunpublished works
项目摘要
7. Project Summary/Abstract
The proposal is focused on understanding the functions of the extremely conserved multi-protein exon junction
complex (EJC) in specifying parallel nonsense-mediated mRNA decay (NMD) pathways. NMD is as an
essential post-transcriptional mechanism that regulates normal gene expression and also serves a quality
control function. A detailed understanding of these processes is crucial for betterment of human health as
mutations that disrupt the EJC and NMD proteins cause developmental defects, intellectual disability and
mental retardation. The EJC is deposited upstream of mRNA exon-exon junctions by the spliceosome, and has
major consequences on downstream mRNA metabolism. An EJC downstream of a termination codon is widely
accepted as an absolute mark for premature translation termination and an NMD trigger. The current proposal
is motivated by two unexpected discoveries that challenge the dogmatic view of EJC composition and function.
First, we recently revealed in vivo EJC occupied sites by developing a novel high-throughput approach termed
RIPiT-Seq that purifies RNPs containing a distinct pair of proteins and identifies their transcriptome-wide
footprints. This demonstrated that the EJC is not detected at all predicted binding sites and, frequently, the
complex is also detected at unexpected positions. We now show that the EJC composition also varies from
position to position, and there exist in human cells at least two mutually exclusive or 'alternate' EJCs, that
contain different protein factors. Notably, the two alternate EJC factors, RNPS1 and MLN51 were described
previously as unique components of parallel NMD branches. We show that the two alternate EJC factors have
distinct NMD targets, and they interact differentially with proteins of the parallel NMD branches. Our overall
hypothesis is that the alternate EJCs control distinctly different biological activities in the cell. We propose to
use a multi-disciplinary approach to discover how different EJC compositions are connected to parallel NMD
branches and what biological activities are regulated by each unique complex. In Aim 1, we will use RNA-Seq
and RIPiT-Seq approaches to define the alternate EJC-regulated NMD targets, their distinctive features, and
hence the unique biological functions of alternate EJCs. In Aim 2, we will use a metabolic labeling approach to
address a largely neglected question regarding the kinetics and order of events during EJC remodeling. Using
well-established strategies to enhance and/or inhibit NMD at different steps, we will investigate when and
where in the NMD pathway do alternate EJCs function. In Aim 3, we will use reporters from parallel NMD
branches to test the relationship between alternate EJCs and parallel NMD pathways. We will also use RNA-
Seq and RIPiT-Seq based global analyses to reveal specific mRNA and protein interactions of alternate EJC-
Upf complexes in parallel NMD branches. Our goal is to reveal the target specificity, underlying mechanisms
and cellular functions of parallel NMD branches.
7. 项目总结/摘要
该提案的重点是了解极其保守的多蛋白外显子连接的功能
复合体(EJC)指定平行的无义介导的mRNA衰减(NMD)途径。 NMD 是作为
调节正常基因表达并提供质量的重要转录后机制
控制功能。详细了解这些过程对于改善人类健康至关重要
破坏 EJC 和 NMD 蛋白的突变会导致发育缺陷、智力障碍和
智力低下。 EJC 通过剪接体沉积在 mRNA 外显子-外显子连接的上游,并且具有
对下游 mRNA 代谢产生重大影响。终止密码子下游的 EJC 被广泛使用
被接受为提前翻译终止和 NMD 触发器的绝对标记。目前的提案
受到两个意想不到的发现的推动,这些发现挑战了 EJC 组成和功能的教条观点。
首先,我们最近通过开发一种新的高通量方法揭示了体内 EJC 占据的位点
RIPiT-Seq 可纯化包含一对不同蛋白质的 RNP,并在全转录组范围内识别它们
脚印。这表明 EJC 并未在所有预测的结合位点上被检测到,并且通常情况下,
在意想不到的位置也检测到复合物。我们现在表明 EJC 的组成也有所不同
位置到位置,并且在人类细胞中存在至少两个相互排斥或“替代”的 EJC,即
含有不同的蛋白质因子。值得注意的是,描述了两个替代 EJC 因子 RNPS1 和 MLN51
以前作为并行 NMD 分支的独特组件。我们证明了两个替代 EJC 因子
不同的 NMD 靶点,并且它们与平行 NMD 分支的蛋白质的相互作用存在差异。我们的整体
假设是交替的 EJC 控制着细胞中明显不同的生物活性。我们建议
使用多学科方法来发现不同的 EJC 组合如何与并行 NMD 连接
分支以及每个独特的复合体调节哪些生物活性。在目标 1 中,我们将使用 RNA-Seq
和 RIPiT-Seq 方法来定义替代 EJC 监管的 NMD 目标、其独特特征以及
因此,替代 EJC 具有独特的生物学功能。在目标 2 中,我们将使用代谢标记方法
解决了一个很大程度上被忽视的问题,即 EJC 重塑过程中的动力学和事件顺序。使用
在不同步骤中增强和/或抑制 NMD 的完善策略,我们将研究何时和
EJCs 在 NMD 通路中的哪个位置发挥替代功能。在目标 3 中,我们将使用来自并行 NMD 的报告器
分支来测试替代 EJC 和平行 NMD 路径之间的关系。我们还将使用 RNA-
基于 Seq 和 RIPiT-Seq 的全局分析揭示了替代 EJC-的特定 mRNA 和蛋白质相互作用
并行 NMD 分支中的 UPF 复合体。我们的目标是揭示目标特异性、潜在机制
和平行 NMD 分支的细胞功能。
项目成果
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