Determining the specificity and biological functions of widespread host mRNA degradation by RNase L

确定 RNase L 广泛降解宿主 mRNA 的特异性和生物学功能

基本信息

  • 批准号:
    9757551
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.16万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-03-09 至 2022-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The innate immune response is crucial for controlling infection by human pathogens. However, over-activation of the innate immune response can cause chronic inflammation that leads to human diseases, such as cancers and autoimmune disorders. To better understand and treat these diseases, developing a deeper understanding of how the innate immune system functions is paramount. In particular, the mechanisms that lead to global host shut-off of translation in response to double-stranded RNA (dsRNA), while allowing the expression of dsRNA- induced antiviral and pro-inflammatory mRNAs has remained an incompletely understood aspect of the innate immune response. Assessment of the potent antiviral endoribonuclease, ribonuclease L (RNase L), at the single-cell level revealed that it is the primary driver of translational arrest and functions by promoting rapid and widespread turnover of mRNAs. This is a significant shift in the understanding of dsRNA-induced translational arrest, as it would permit translation of mRNAs that are not degraded by RNase L. Consistent with this, the mRNA of the potent antiviral interferon-b (IFN-b) cytokine escapes RNase L-mediated mRNA turnover, potentially allowing for translation of the IFN-b mRNA. Based on these preliminary findings, this application proposes to test the hypothesis that widespread RNase L- mediated mRNA turnover functions to preferentially promote translation of antiviral mRNAs that are resistant to RNase L-mediated mRNA turnover. These findings may provide novel insights into RNase L-mediated translational arrest and antiviral gene expression that will have translational importance for understanding and treating human disease associated with dysregulation of the innate immune response. Aim 1: High-throughput sequencing and single-molecule fluorescent in situ hybridization (smFISH) will be used to identify mRNAs in addition to the IFN-b mRNA that are resistant to RNase L-mediated mRNA turnover. Aim 2: Targeted mutagenesis, chimeric mRNAs, and heterologous promoters, will be used to determine the mechanistic basis by which RNase L resistant mRNA escape RNase L-mediated mRNA turnover. Aim 3: Single-cell analysis of mRNA expression and protein translation in conjunction with ribosomal profiling will be performed to determine if RNase L-mediated mRNA promotes the translation of RNase L resistant mRNAs. Completion of these aims will determine the breadth of mRNAs resistant to RNase L-driven mRNA turnover, determine the mechanism(s) by which mRNAs escape RNase L-mediated mRNA turnover, and provide a novel mechanism by which RNase L regulates antiviral gene expression during the innate immune response. !
项目概要/摘要 先天免疫反应对于控制人类病原体的感染至关重要。然而,过度激活 先天免疫反应的减少会引起慢性炎症,从而导致人类疾病,例如癌症 和自身免疫性疾病。为了更好地认识和治疗这些疾病,加深了解 先天免疫系统如何发挥作用至关重要。特别是导致全球主机的机制 响应双链 RNA (dsRNA) 关闭翻译,同时允许 dsRNA- 的表达 诱导的抗病毒和促炎 mRNA 仍然是先天性的一个不完全了解的方面 免疫反应。 在单细胞水平上评估有效的抗病毒内切核糖核酸酶核糖核酸酶 L (RNase L) 它是翻译逮捕的主要驱动力,并通过促进快速和广泛的周转来发挥作用 mRNA。这是对 dsRNA 诱导的翻译停滞理解的重大转变,因为它允许 不被 RNase L 降解的 mRNA 的翻译。与此相一致的是,有效抗病毒药物的 mRNA 干扰素-b (IFN-b) 细胞因子逃避 RNase L 介导的 mRNA 更新,可能允许翻译 IFN-b mRNA。 基于这些初步发现,本申请提出检验广泛存在的 RNase L- 介导的 mRNA 转换功能优先促进具有抗性的抗病毒 mRNA 的翻译 RNase L 介导的 mRNA 周转。这些发现可能为 RNase L 介导的研究提供新的见解 翻译停滞和抗病毒基因表达对于理解和理解具有翻译重要性 治疗与先天免疫反应失调相关的人类疾病。目标 1:高通量 测序和单分子荧光原位杂交(smFISH)将用于鉴定 除了对 RNase L 介导的 mRNA 周转有抵抗力的 IFN-b mRNA 之外。目标 2:有针对性 诱变、嵌合 mRNA 和异源启动子将用于确定机制基础 其中 RNase L 抗性 mRNA 逃避 RNase L 介导的 mRNA 周转。目标 3:mRNA 的单细胞分析 将进行表达和蛋白质翻译以及核糖体分析,以确定 RNase 是否 L 介导的 mRNA 促进 RNase L 抗性 mRNA 的翻译。完成这些目标将 确定对 RNase L 驱动的 mRNA 周转具有抗性的 mRNA 的广度,通过以下方式确定机制 这些 mRNA 逃避 RNase L 介导的 mRNA 转换,并提供了一种新的机制,通过 RNase L 在先天免疫反应过程中调节抗病毒基因的表达。 !

项目成果

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