Növényi RNS degradációs rendszerek: a nonsense-mediated decay rendszer molekuláris biológiája = RNA degradation systems in plants: the molecular biology of nonsense-mediated decay system

摘要

A program célja a növényi Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) rendszer molekuláris biológiájának megismerése volt. Az NMD egy ősi eukarióta minőségbiztosítási rendszer, amely felismeri és lebontja a korai stop kodonokat (PTC) tartalmazó mRNS-eket, ezáltal megelőzi a csonka, domináns-negatív mutáns fehérjék képződését. A program során kimutattuk, hogy a növényi NMD rendszer PTC-ként ismer fel minden stop kodont, amely utána 3'UTR régió szokatlanul hosszú, vagy ahol a 3'UTR-ban intron található. Azonosítottuk a növényi NMD rendszer 6 transz faktorát, és kimutattuk, hogy a kétféle NMD cisz elem felismerés csak részben átfedő génkészletet igényel. Igazoltuk, hogy a PTC tartalmú növényi transzkriptek kétféle úton bomolhatnak le, az SMG-7, illetve a UPF1 irányította útvonalon. Kimutattuk, hogy az utóbbi XRN4 5'-3' exonukleázt igényel. Munkánk során bizonyítottuk, hogy a növényi NMD autoregulált, az SMG-7 NMD faktort az NMD negatívan regulálja. Végül eredményeink alapján egy új eukarióta NMD evolúciós modellt dolgoztunk ki. | The aim of this project was to understand the molecular basis of plant Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) system. NMD is an ancient eukaryotic quality control system that identifies and degrades mRNAs containing premature termination codons (PTC), thereby preventing the accumulation of truncated dominant-negative mutant proteins. During this project we have shown that plant NMD system identifies any stop codon as a PTC if the 3'UTR is unusually long or if the 3' UTR contains an intron. We have identified 6 NMD trans factors and shown that the two NMD cis elements identification system requires overlapping but not identical gene sets. We have demonstrated that PTC containing mRNAs can be degraded by two pathways, one is mediated by SMG-7 and another is controlled by UPF1. XRN4 exonuclease is required only for the UPF1 mediated pathway. We have shown that plant NMD is an autoregulated system as SMG-7 NMD trans factor is negatively regulated by NMD. Finally, we have elaborated a new model for the evolution of eukaryotic NMD systems.