Informatie

26: RNA-metabolisme - biologie


26: RNA-metabolisme

RNA-metabolisme bij neurodegeneratieve ziekte

Aan veroudering gerelateerde neurodegeneratieve ziekten zijn progressieve en fatale neurologische ziekten die worden gekenmerkt door onomkeerbaar verlies van neuronen en gliosis. Met een groeiende populatie van verouderende individuen, is er een dringende behoefte om de fundamentele biologie die ten grondslag ligt aan deze ziekten beter te begrijpen. Hoewel verschillende ziektemechanismen betrokken zijn bij neurodegeneratie, is een gemeenschappelijk thema van veranderde RNA-verwerking naar voren gekomen als een verbindende factor die bijdraagt ​​​​aan neurodegeneratieve ziekte. RNA-verwerking omvat een reeks verschillende processen, waaronder RNA-splitsing, transport en stabiliteit, evenals de biogenese van niet-coderende RNA's. Hier benadrukken we hoe sommige van deze mechanismen zijn veranderd bij neurodegeneratieve ziekten, waaronder de mislokalisatie van RNA-bindende eiwitten en hun sekwestratie geïnduceerd door microsatellietherhalingen, microRNA-biogenese-veranderingen en defectieve tRNA-biogenese, evenals veranderingen in lang-intergene niet-coderende RNA's. We belichten ook mogelijke therapeutische interventies voor elk van deze mechanismen.

trefwoorden: Ziekte Microsatelliet herhaalt RNA RNA bindende eiwitten lncRNA miRNA tRNA.

© 2017. Uitgegeven door The Company of Biologists Ltd.

Belangenconflict verklaring

Concurrerende belangenDe auteurs verklaren geen concurrerende of financiële belangen.


De Hentze-groep combineert biochemische en systeembenaderingen om de verbanden tussen genexpressie en celmetabolisme en hun rol bij ziekten bij de mens te onderzoeken.

Belangrijke stappen in de controle van genexpressie worden uitgevoerd in het cytoplasma door regulatie van mRNA's via RNA-bindende eiwitten (RBP's) en niet-coderende regulerende RNA's. We verhelderen deze regulerende mechanismen, waarbij we 'reductionistische' biochemische en systeemniveaubenaderingen combineren bij zoogdieren, gisten en Drosophila modelsystemen.

We ontwikkelden de technieken van 'mRNA interactome capture' - om 'alle' RBP's geassocieerd met mRNA's te definiëren in vivo (Castello) et al., 2012) – en ‘RBDmap’ – om de RNA-bindende domeinen van voorheen onbekende RBP’s te identificeren (Castello et al., 2016). Dit werk leidde tot de ontdekking dat honderden schijnbaar goed gekarakteriseerde cellulaire eiwitten ook binden aan RNA (enigmRBP's) (Beckmann et al., 2015). Deze ontdekkingen bieden een ideaal startpunt voor verkenning van 'enigmRBP's' en 'REM-netwerken' (Hentze & Preiss, 2010), waarvan we verwachten dat ze celmetabolisme en genexpressie op voorheen niet-herkende manieren met elkaar verbinden (figuur 1).

Binnen de Molecular Medicine Partnership Unit (MMPU) onderzoeken we samen met Andreas Kulozik, Universiteit van Heidelberg, de post-transcriptionele processen van nonsense-gemedieerd verval (NMD) en 3'-eindverwerking en hun belang bij genetische ziekten. Onze tweede grote interesse is de biologie van het ijzermetabolisme bij zoogdieren (figuur 2). Dit werk omvat de definitie van de functies van het IRE/IRP-regulatienetwerk en zijn overspraak met het ijzerhormoon hepcidine. Binnen de MMPU bestuderen we samen met Martina Muckenthaler, Universiteit van Heidelberg, de moleculaire basis van genetische en niet-genetische ziekten van het menselijk ijzermetabolisme. Ons werk maakt gebruik van voorwaardelijke knock-out muisstammen voor IRP1 en IRP2 en muismodellen van ziekten van het ijzermetabolisme.

Toekomstige projecten en doelen

  • Onderzoeken, definiëren en begrijpen van enigmRBP's en REM-netwerken.
  • Om te bepalen of RNA's eiwitten reguleren die lijken op eiwit-eiwit-interacties
  • De rol van RNA-metabolisme bij ziekten helpen ophelderen en op basis van deze kennis nieuwe diagnostische en therapeutische strategieën ontwikkelen.
  • De moleculaire mechanismen en regulerende circuits begrijpen die ten grondslag liggen aan fysiologische ijzerhomeostase.

Voor onderzoeksthema's en projecten van de teams in de MMPU, zie de Molecular Medicine Partnership Unit (MMPU) en het Universitair Ziekenhuis Heidelberg.

EMBL is Europa's vlaggenschiplaboratorium voor de levenswetenschappen - een intergouvernementele organisatie met meer dan 80 onafhankelijke onderzoeksgroepen die het spectrum van moleculaire biologie bestrijken.


Op de dop, en vervolgens dissociëren, en de CBC bindt aan dop en c-terminus.

RNA POL II

CSC bindt aan gefosforyleerde C-terminus van RNA POL II

Cap-bindingscomplex bindt aan dop en c-terminus

Nucleofiele aanval leidt tot hechting van GMP aan het 5'-uiteinde van mRNA.

Guanine-7-methyltransferase hecht een methylgroep aan N7 van guaninebase.

Dus we hebben ons product van de vorige foto, waar GMP is toegevoegd aan het 5'-uiteinde. Dan komt Guanine-7-methyltransferase binnen en methyleert stikstof 7 op de guaninebase. We hebben dus een plaatsing van de 7-methylguanosine-dop aan het 5'-uiteinde (structuur aan de linkerkant van de bovenstaande afbeelding).

Functies van de 7-methylguanosine-cap

2'-O-methyltransferase katalyseert de aanhechting van een methylgroep aan de 2'-OH van ribofuranose.

Deze reactie treedt niet altijd op.

Als de 2'-groepen worden gehydrolyseerd, wordt de structuur van het molecuul niet meer herkend als mRNA, dus er is geen translatie meer

2'-O-methyltransferase zal methylgroepen hechten aan de eerste 2-4 nucleotiden

De functie van het methyleren van de 2'-hydroxylgroep is onbekend. Men denkt dat het autohydrolyse voorkomt

Genorganisatie: Introns en Exons

Introns zijn onvertaalde gebieden van een gen.

Houd geen genetische code vast voor functionele eiwitten

Exons zijn getranslateerde gebieden van een gen.

Houd genetische code vast voor functioneel eiwit

Introns moeten worden verwijderd en exons moeten worden gesplitst om correct mRNA voor functioneel eiwit te verkrijgen.

Dus als we het hebben over het splitsen van RNA, hebben we het over het verwijderen van introns en het samenvoegen van exons. Introns zijn de tussenliggende gebieden tussen de exons. Dus als we de introns verwijderen, moeten we de exons samenvoegen om een ​​volledig functioneel mRNA te krijgen. Spliceosoom bemiddelt mRNA-splitsing.

1e ronde van post-transcriptieverwerking

Na 2e verwerkingsronde. Verwijdering van introns en exons join

Spliceosoom bemiddelt mRNA Exon Splicing

Nucleoproteïnen (snRNP's of "snurps").

Het spliceosoom is echt een complex van snurp

FIGUUR 26-17b (deel 2) Splicingmechanisme in primaire mRNA-transcripten. (b) Assemblage van spliceosomen. De U1- en U2-snRNP's binden, waarna de resterende snRNP's (het U4-U6-complex en U5) binden om een ​​inactief spliceosoom te vormen. Interne herschikkingen zetten deze soort om in een actief spliceosoom waarin U1 en U4 zijn verdreven en U6 is gekoppeld aan zowel de 5-splitsingsplaats als ′ U2. Dit wordt gevolgd door de katalytische stappen, die parallel lopen met die van de splitsing van groep II-introns (zie figuur 26-16).

Onthoud dat het adenylaatresidu een 3'- en 2'-hydroxylgroep heeft. Het actieve spliceosoom gaat de nucleofiele aanval van de 2'OH-groep op de fosfaatgroep op de 5'-splitsingsplaats katalyseren. Het fosfaat van de guanine wordt gekoppeld aan de 2' OH van het adenylaat. We hebben UG, op de een of andere manier omgekeerd van GU. De 2' OH-groep hecht de fosfaatgroep aan de 5'-splitsingsplaats. Guanine is aan het adenylaat gehecht door een 2'-5'-fosfodiesterbinding. Exon 1 is de vertrekkende groep. In plaats van een lus hebben we een lasso, een gesloten lus intron. (Zie een lasso als het touw in cowboyfilms). Het spliceosoom katylyseert nucleofiele aanval door de 3'PO 4-groep van de exon 1 op de 5'-splitsingsplaats en de 5' PO4-groep van exon 2 op de 3'-splitsingsplaats. De splitsingsplaats wordt genoemd door de richting van het intron. De 5'-splitsingsplaats bevat de 5' PO 4 van het intron, 3' PO ​​4 van exon 1, het exon dat zich stroomopwaarts van de splitsingsplaats bevindt. Het spliceosoom werkt als een endonuclease dat een fosfodiesterbinding verbreekt, zodat we een 3-- &gt5'-fosfodiësterbinding op exon 1 overhouden.

3-&gt5' VOB

Vragen om Gracz te stellen: HIJ zei adenine in plaats van adenylaat! ** vraag om bevestiging Bekijk dit met GRACz

Samenvatting: Spliceosoommechanisme

Vorming van lasso-structuur

Als we naar een actieve splitsingssite kijken, kijk dan hierboven om de U6- en U2-site te zien. We hebben een nucleofiele aanval door de 2'-hydroxylgroep, een fosfodiesterbinding op de 5'-splitsingsplaats. Dus exon 1 is de vertrekkende groep, we hebben vorming van lariat-structuur (de slipknoop), zodra exon vertrekt, hebben we een vrije 3'OH en het spliceosoom katalyseert nucleofiele aanval op de fosfaatgroep op de 3'-splitsingsplaats van de exon 2. Het lariat-intron fungeert als een vertrekkende groep en de exons komen samen. De lus die we zien wordt veroorzaakt door de aanval van adenylaat 2'OH, gaande van GU naar UG.

Alternatieve splitsing en polyadenylatie

FIGUUR 26-20a Twee mechanismen voor de alternatieve verwerking van complexe transcripten in eukaryoten. (a) Alternatieve splitsings- en polyadenyleringspatronen. Twee poly(A)-plaatsen, Al en A2, worden getoond. Dit proces is verantwoordelijk voor het genereren van diversiteit in de variabele domeinen van de zware ketens van immunoglobuline.

Het primaire transcript komt uit het mRNA of uit RNA POL. Er zijn twee verschillende adenyleringssplitsingen op Poly A-plaatsen. Beëindiging van het gen is "precies". Splitsing vindt stroomafwaarts plaats van waar CPSF is gebonden. Dus we hebben deze alternatieve splitsingsplaatsen. Vergeet niet dat splitsing van transcript PAP stimuleert. De extra sequenties van nucleotiden kunnen de functionaliteit van eiwit veranderen of het niet-functioneel maken.

Consensusvolgorde herkend door CPSF-eiwit

Alternatieve splicing door spliceosoom

FIGUUR 26-20b Twee mechanismen voor de alternatieve verwerking van complexe transcripten in eukaryoten. (b) Alternatieve splitsingspatronen. Er worden twee verschillende 3 splitsingsplaatsen getoond. In beide mechanismen worden verschillende rijpe mRNA's geproduceerd uit hetzelfde primaire transcript.

We kunnen alternatieve 3'-splitsingsplaatsen hebben. Eiwitten zijn alleen te zien exons en introns als sequenties van nucleotiden. Dus afhankelijk van of elke regio wordt geïnterpreteerd als een intron of exon, kunnen we alternatieve splitsing van dit soort genen hebben waarbij je verschillende soorten eiwitten kunt krijgen, afhankelijk van de splitsingsplaatsen. Het resultaat kan dus eiwitten zijn die qua functie verwant zijn, maar verschillende functionaliteiten zullen hebben. Het verschil in die functionaliteiten is misschien wel het verschil in endogene ligand.

Gevolgen van gensplitsing

Alternatieve splicing van tropomysine

Eén gen maakt codering mogelijk van verwante eiwitten die verschillende functies hebben

Beschermt tegen 3' exonucleasen

Vrouwtjes brengen het SXL-eiwit tot expressie (product van het geslachtsdodelijke (sxl) gen, terwijl mannen dat niet doen. SXL

stuurt de binding van U2AF om een ​​andere 3'-splitsingsplaats bij vrouwen aan te geven. Dit resulteert in de

verwijdering van het premature stopcodon in het TRA-eiwit bij vrouwen. TRA is functioneel in

vrouwelijke fruitvliegjes. Bij mannelijke fruitvliegen is TRA inactief vanwege het stoppen van de codonafknotting van de

functioneel eiwit. TRA-eiwit beïnvloedt vervolgens de splitsing van een functioneel DSX-F-eiwit

die werkt als een repressor van mannelijke-specifieke genen.

Dit is een voorbeeld van niet-willekeurige splitsing en hoe het wordt gecontroleerd. Een voorbeeld is seks

determinatie bij fruitvliegen. Dus we kijken naar een gen voor TRA-eiwit dat een transformator is

eiwit. We kunnen het gen bij mannen zien. Vrouwtjes hebben een eiwit genaamd SXL of sex lethal protein

terwijl mannen dit eiwit niet hebben. Dus bij mannen bindt de ssNRP U2 aan de splitsingsplaats, zodat de

grijze gebied hierboven wordt verwijderd als een intron, dus we hebben sectie 1 verbonden met het blauwe gebied

verbonden met regio 2 verbonden met regio 3. Bij vrouwen bindt geslachtsdodelijk eiwit aan de eerste

initiële U2-bindingsplaats en voorkomt dat U2 bindt aan het grijze gebied zoals bij mannen. dus binnen

vrouwen wordt het blauwe gebied verwijderd als een intron, terwijl het bij mannen een exon is. Bij mannen, UAG

eiwit stopt de synthese in het blauwe gebied, maar bij vrouwen krijgen ze de volledige versie van de

transformatoreiwit omdat de voortijdige stopplaats is verwijderd. Dus bij mannen is de transformator:

niet functioneel vanwege de vroege stop, en bij vrouwen is het volledig functioneel. Transformator

eiwit gaat dan verder en werkt als een repressor en onderdrukt de expressie van mannelijke

kenmerkende genen bij vrouwen. Bij mannen gaat de niet-functionele transformator door en niet

mannelijke karakteristieke expressie onderdrukken. Dus hier hebben we alternatieve splicing maar gericht niet


Translatie kan zowel in het cytoplasma als in het ruwe endoplasmatisch reticulum plaatsvinden. Twee moleculaire factoren die een sleutelrol spelen bij translatie zijn transfer-RNA's.

Na het replicatieproces van DNA zou de nieuwe DNA-streng gewoon opwinden om een ​​dubbele helix te creëren. Transcriptie maakt RNA onderdeel van een gensequentie. .

Het enzym RNA polymerase synthese mRNA volgens de regels van compatibele basenparing. DNA-sequentie A, T, G, C, G geeft bijvoorbeeld het complementaire aan.

Deze discontinue synthese van DNA zorgt ervoor dat korte stukjes DNA, Okazaki-fragmenten genaamd, worden gevormd. Terwijl DNA-polymerase doorgaat met de synthese van DNA, wordt Topoiso.

De aminozuursequentie werd losgemaakt en vergeleken. Alle onderdelen werden losgemaakt en terug in de zak gedaan. Resultaten In dit lab werd een DNA-model geconstrueerd en vervolgens het.

In het linkergebied geeft de rode PXS/TP (of S/TP) de potentiële fosforyleringsplaats voor MAPK's ERK1/2 aan, en het vierkant geeft de PY (proline-tyrosine.

Het hebben van één of twee strengen maakt een enorm verschil, omdat RNA maar één enkele streng heeft, de quilt kleiner dan DNA, waardoor RNA door de kern past.

Daarom is genexpressie het proces van omzetting van DNA-instructies in het eindproduct. Genetische code In het translatieproces wordt de mRNA-nucleot.

Een basistranscriptieproces begint met een startcodon waar de translatie begint door ribosoominitiatie. Deze ribosomen bewegen door het mRNA om te genereren.

Het virale DNA wordt herkend door CAS3, een DNA-nuclease en ATP-afhankelijke helicase (Sinkunas et al., 2011), de spacer wordt verwerkt en de strengen worden ingevoegd. De.


Chloroplast RNA-metabolisme

Het chloroplastgenoom codeert voor eiwitten die nodig zijn voor fotosynthese, genexpressie en andere essentiële organellaire functies. Afgeleid van een cyanobacteriële voorouder, combineert de chloroplast prokaryotische en eukaryote kenmerken van genexpressie en wordt gereguleerd door veel door de kern gecodeerde eiwitten. Deze beoordeling behandelt vier belangrijke posttranscriptionele processen van chloroplast: RNA-verwerking, bewerking, splitsing en omzet. RNA-verwerking omvat het genereren van transcript 5'- en 3'-termini, evenals de splitsing van polycistronische transcripten. Bewerken zet specifieke C-residuen om in U en verandert vaak het aminozuur dat wordt gespecificeerd door het bewerkte codon. Chloroplasten hebben introns van groep I en II, die eiwit-gefaciliteerd ondergaan cis- of trans- in vivo splitsen. Elk van deze op RNA gebaseerde processen omvat eiwitten van de pentatricopeptide-motiefbevattende familie, die niet voorkomt in prokaryoten. Plantspecifieke RNA-bindende eiwitten kunnen de aanpassing van de chloroplast aan de eukaryote context ondersteunen.


Zug, R. & Hammerstein, P. Nog steeds een groot aantal gastheren voor Wolbachia: analyse van recente gegevens suggereert dat 40% van de terrestrische soorten geleedpotigen geïnfecteerd zijn. PLoS One 7, e38544 (2012).

Hedges, L.M., Brownlie, J.C., O'Neill, S.L. & Johnson, K.N. Wolbachia en virusbescherming bij insecten. Wetenschap 322, 702 (2008).

Teixeira, L., Ferreira, A. & Ashburner, M. De bacteriële symbiont Wolbachia induceert resistentie tegen RNA-virale infecties bij Drosophila melanogaster. PLoS Biol. 6, 2753–2763 (2008).

Glaser, R.L. & Meola, M.A. The native Wolbachia endosymbionten van Drosophila melanogaster en Culex quinquefasciatus verhoging van de gastheerresistentie tegen West-Nijlvirusinfectie. PLoS One 5, e11977 (2010).

Walker, T. et al. De met wieMel Wolbachia stam blokkeert dengue en valt gekooid binnen Aedes aegypti populaties. Natuur 476, 450–453 (2011).

Kraemer, M.U.G. et al. De wereldwijde verspreiding van de arbovirusvectoren Aedes aegypti en Ae. albopictus. Elife 4, e08347 (2015).

Bian, G.W., Xu, Y., Lu, P., Xie, Y. & Xi, Z. Y. De endosymbiotische bacterie Wolbachia Induceert resistentie tegen dengue-virus in Aedes aegypti. PLoS Pathog. 6, e1000833 (2010).

Moreira, L.A. et al. EEN Wolbachia symbiont in Aedes aegypti beperkt infectie met dengue, Chikungunya en Plasmodium. Cel 139, 1268–1278 (2009).

Hoffmann, A.A. et al. Succesvolle oprichting van Wolbachia in Aedes populaties om dengue-overdracht te onderdrukken. Natuur 476, 454–457 (2011).

O'Neill, S. et al. Geschaalde implementatie van Wolbachia om de gemeenschap te beschermen tegen dengue en andere Aedes overgedragen arbovirussen. Poorten Open Res. 2, 36 (2018).

Caragata, E.P., Dutra, H.L.C. & Moreira, L.A. Intieme relaties benutten: door muggen overgedragen ziekten beheersen met Wolbachia. Trends Parasitol. 32, 207–218 (2016).

Johnson, K. N. De impact van Wolbachia over virusinfectie bij muggen. virussen 7, 5705–5717 (2015).

Sinkins, S.P. Wolbachia en arbovirusremming bij muggen. Toekomstige microbiologie. 8, 1249–1256 (2013).

Kambris, Z. et al. Wolbachia stimuleert immuungenexpressie en remt Plasmodium ontwikkeling in Anopheles gambiae. PLoS Pathog. 6, e1001143 (2010).

Pan, X.L. et al. Wolbachia induceert reactieve zuurstofspecies (ROS)-afhankelijke activering van de Toll-route om het dengue-virus in de mug onder controle te houden Aedes aegypti. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 109, E23-E31 ​​(2012).

Rances, E., Ye, Y.H., Woolfit, M., McGraw, E.A. & O'Neill, S.L. Het relatieve belang van aangeboren immuunpriming bij Wolbachia-gemedieerde dengue-interferentie. PLoS Pathog. 8, e1002548 (2012).

Caragata, E.P. et al. Dieetcholesterol moduleert pathogeenblokkering door Wolbachia. PLoS Pathog. 9, e1003459 (2013).

Caragata, E.P., Rances, E., O'Neill, S.L. & McGraw, E.A. Competitie voor aminozuren tussen Wolbachia en de muggastheer, Aedes aegypti. Micro. Ecol. 67, 205–218 (2014).

Gillespie, L.K., Hoenen, A., Morgan, G. & Mackenzie, J.M. Het endoplasmatisch reticulum biedt het membraanplatform voor biogenese van het flavivirus-replicatiecomplex. J. Virol. 84, 10438–10447 (2010).

White, P.M. et al. vertrouwen van Wolbachia op hoge snelheden van gastheerproteolyse onthuld door een genoombrede RNAi-screening van Drosophila cellen. Genetica 205, 1473–1488 (2017).

Perera, R. & Kuhn, RJ In Arbovirussen: moleculaire biologie, evolutie en controle (eds D. J. Gubler & N. Vasilakis) (Caister Academic Press, 2015).

Zaitseva, E., Yang, S.T., Melikov, K., Pourmal, S. & Chernomordik, L.V. Dengue-virus zorgt voor fusie in late endosomen met behulp van compartimentspecifieke lipiden. PLoS Pathog. 6, e1001131 (2010).

Welsch, S. et al. Samenstelling en driedimensionale architectuur van de replicatie- en assemblageplaatsen van het denguevirus. Celgastheermicrobe 5, 365–375 (2009).

Junjhon, J. et al. Ultrastructurele karakterisering en driedimensionale architectuur van replicatieplaatsen in met dengue-virus geïnfecteerde muggencellen. J. Virol. 88, 4687–4697 (2014).

Heaton, N. S. & Randall, G. Dengue-virus-geïnduceerde autofagie reguleert het lipidenmetabolisme. Celgastheermicrobe 8, 422–432 (2010).

Chotiwan, N. et al. Dynamische hermodellering van lipiden valt samen met replicatie van het denguevirus in de middendarm van Aedes aegypti muggen. PLoS Pathog. 14, e1006853 (2018).

Ponton, F. et al. Macronutriënten bemiddelen de functionele relatie tussen Drosophila en Wolbachia. Proc. R. Soc. B 282, 20142029 (2015).

Molloy, J.C., Sommer, U., Viant, M.R. & Sinkins, S.P. Wolbachia moduleert het lipidenmetabolisme in Aedes albopictus muggen cellen. App omgeving. Micro. 82, 3109–3120 (2016).

Perera, R. et al. Dengue-virusinfectie verstoort de lipidehomeostase in geïnfecteerde muggencellen. PLoS Pathog. 8, e1002584 (2012).

Schultz, M.J. et al. Wolbachia metStri blokkeert de groei van het Zika-virus in twee onafhankelijke stadia van virale replicatie. Mbio 9, e00738-00718 (2018).

Chatel-Chaix, L. et al. Dengue-virus verstoort de mitochondriale morfodynamiek om aangeboren immuunreacties te dempen. Celgastheermicrobe 20, 342–356 (2016).

Barbier, V., Lang, D., Valois, S., Rothman, A.L. & Medin, C.L. Dengue-virus induceert mitochondriale verlenging door aantasting van door Drp1 geactiveerde mitochondriale splijting. Virologie 500, 149–160 (2017).

Gondim, K.C., Atella, G.C., Pontes, E.G. & Majerowicz, D. Lipidemetabolisme in vectoren van insectenziektes. Insecten Biochem. Mol. Biol. 101, 108–123 (2018).

Martin-Acebes, M.A., Vazquez-Calvo, A. & Saiz, J.C. Lipiden en flavivirussen, huidige en toekomstige perspectieven voor de bestrijding van dengue-, Zika- en West-Nijlvirussen. prog. Lipide Res. 64, 123–137 (2016).

Yang, Y., Lee, M. & Fairn, G.D. Subcellulaire lokalisatie en dynamiek van fosfolipiden. J. Biol. Chem. 293, 6230–6240 (2018).

Gullberg, R.C. et al. Stearoly-CoA-desaturase 1 onderscheidt vroege en gevorderde dengue-virusinfecties en bepaalt de infectiviteit van virusdeeltjes. PLoS Pathog. 14, e1007261 (2018).

Ravandi, A. et al. Isolatie en identificatie van geglyceerde aminofosfolipiden uit rode bloedcellen en plasma van diabetisch bloed. februari Lett. 381, 77–81 (1996).

Bremer, J., Figard, P.H. & Greenberg, D.M. De biosynthese van choline en zijn relatie tot het fosfolipidemetabolisme. Biochim. Biofysica. Acta 43, 477–488 (1960).

Hannun, Y. A. & Obeid, L. M. Principes van bioactieve lipidesignalering: lessen uit sfingolipiden. nat. ds. Mol. Cel Biol. 9, 139–150 (2008).

Schneider-Schaulies, J. & Schneider-Schaulies, S. Sfingolipiden bij ziekten (pp. 321-340. Erich Gulbins & Irina Petrache, Springer Wenen, 2013).

Gault, C.R., Obeid, L.M. & Hannun, Y.A. Een overzicht van het metabolisme van sfingolipiden: van synthese tot afbraak. Adv. Exp. Med Biol. 688, 1–23 (2010).

Caragata, E.P. et al. Het transcriptoom van de mug Aedes fluviatilis (Diptera: Culicidae), en transcriptionele veranderingen geassocieerd met zijn native Wolbachia infectie. BMC Genomics 18, 6 (2017).

Barletta, A.B. et al. Opkomende rol van lipidedruppeltjes in Aedes aegypti immuunrespons tegen bacteriën en het denguevirus. Wetenschap. vertegenwoordiger 6, 19928 (2016).

Reynolds, J.A., Poelchau, M.F., Rahman, Z., Armbruster, P.A. & Denlinger, D.L. Transcriptprofilering onthult mechanismen voor lipidenbehoud tijdens diapauze bij de mug, Aedes albopictus. J. Insectenfysiol. 58, 966–973 (2012).

Dyer, D.H., Vyazunova, I., Lorch, J.M., Forest, K.T. & Lan, Q. Karakterisering van het gelekoortsmug-steroldragereiwit-2 zoals 3-gen en ligand-gebonden eiwitstructuur. Mol. Cel Biochem. 326, 67–77 (2009).

Fu, Q., Inankur, B., Yin, J., Striker, R. & Lan, Q. Sterol Carrier Protein 2, een kritische gastheerfactor voor dengue-virusinfectie, verandert de cholesterolverdeling in Mosquito Aag2-cellen. J. Med. Entomol. 52, 1124–1134 (2015).

Cheon, H.M., Shin, S.W., Bian, G., Park, J.H. & Raikhel, A.S. Regulatie van genen voor lipidemetabolisme, lipidedragereiwit lipoforine en zijn receptor tijdens immuunuitdaging bij de mug Aedes aegypti. J. Biol. Chem. 281, 8426–8435 (2006).

Heaton, N.S. et al. Dengue-virus niet-structureel eiwit 3 herverdeelt vetzuursynthase naar plaatsen van virale replicatie en verhoogt de cellulaire vetzuursynthese. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 107, 17345–17350 (2010).

Stapleford, K. A. & Miller, D. J. De rol van cellulaire lipiden in de assemblage en functie van complex van positieve-sense RNA-virusreplicatie. virussen 2, 1055–1068 (2010).

Wu, M. et al. Fylogenomie van de reproductieve parasiet Wolbachia pipientis metMel: een gestroomlijnd genoom dat wordt overspoeld door mobiele genetische elementen. PLoS Biol. 2, 327–341 (2004).

Frentiu, F. D. Lipiden en pathogenen blokkeren door Wolbachia. Trends Parasitol. 33, 916–917 (2017).

Saka, H.A. & Valdivia, R. Opkomende rollen voor lipidedruppeltjes in immuniteit en interacties tussen gastheer en ziekte. Annu Rev. Cell Dev. Biol. 28, 411–437 (2012).

Ford, P. S. & Van Heusden, M. C. Triglyceride-rijke lipoforine in Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). J. Med. Entomol. 31, 435–441 (1994).

Samsa, M.M. et al. Dengue-virus capside-eiwit eigent lipidedruppeltjes toe voor de vorming van virale deeltjes. PLoS Pathog. 5, e1000632 (2009).

Vallochi, A.L., Teixeira, L., Oliveira, K.D., Maya-Monteiro, C.M. & Bozza, P.T. Lipid-druppel, een belangrijke speler in interacties tussen gastheer en parasiet. Voorkant. Immunol. 9, 1022 (2018).

Merkling, S.H. & van Rij, R.P. Beyond RNAi: antivirale verdedigingsstrategieën in Drosophila en mug. J. Insectenfysiol. 59, 159–170 (2013).

Lertsiri, S., Shiraishi, M. & Miyazawa, T. Identificatie van deoxy-D-fructosylfosfatidylethanolamine als een niet-enzymatisch glycatieproduct van fosfatidylethanolamine en het voorkomen ervan in menselijk bloedplasma en rode bloedcellen. Biosc. Biotech. Bioch 62, 893–901 (1998).

Fontaine, K.A., Sanchez, E.L., Camarda, R. & Lagunoff, M. Dengue-virus induceert en vereist glycolyse voor optimale replicatie. J. Virol. 89, 2358–2366 (2015).

Ravandi, A., Kuksis, A. & Shaikh, N. A. Geglyceerde lipiden die aanwezig zijn in LDL veroorzaken verhoogde oxidatiegevoeligheid: een nieuwe rol voor glucose bij LDL-oxidatie. clin. Chem. 44, A73-A73 (1998).

Chen, T.H. et al. Antioxidantafweer is een van de mechanismen waarmee muggencellen de dengue 2-virusinfectie overleven. Virologie 410, 410–417 (2011).

Sookwong, P., Nakagawa, K., Fujita, I., Shoji, N. & Miyazawa, T. Amadori-geglyceerde fosfatidylethanolamine, een potentiële marker voor hyperglykemie, in Streptozotocine-geïnduceerde diabetische ratten. Lipiden 46, 943–952 (2011).

Ravandi, A., Kuksis, A. & Shaikh, N. A. Geglyceerd fosfatidylethanolamine bevordert de opname door macrofagen van lipoproteïne met lage dichtheid en accumulatie van cholesterylesters en triacylglycerolen. J. Biol. Chem. 274, 16494–16500 (1999).

Cho, K.O., Kim, G.W. & Lee, O.K. Wolbachia bacteriën bevinden zich in gastheer Golgi-gerelateerde blaasjes waarvan de positie wordt gereguleerd door polariteitseiwitten. PLoS One 6, e22703 (2011).

Geoghegan, V. et al. Verstoord cholesterol en vesiculaire handel geassocieerd met dengue-blokkering in Wolbachia-besmet Aedes aegypti cellen. nat. gemeenschappelijk. 8, 526 (2017).

Lass, A., Zimmermann, R., Oberer, M. & Zechner, R. Lipolyse - een sterk gereguleerd multi-enzymcomplex medieert het katabolisme van cellulaire vetopslag. prog. Lipide Res. 50, 14–27 (2011).

Athenstaedt, K. & Daum, G. De levenscyclus van neutrale lipiden: synthese, opslag en afbraak. Cel Mol. Levenswetenschap. 63, 1355–1369 (2006).

Arrese, E.L. & Soulages, J.L. Insectenvetlichaam: energie, metabolisme en regulatie. Annu Rev. Entomol. 55, 207–225 (2010).

Martinez-Gutierrez, M., Castellanos, J.E. & Gallego-Gomez, J.C. Statines verminderen de dengue-virusproductie via verminderde virion-assemblage. intervirologie 54, 202–216 (2011).

Martinez-Gutierrez, M., Correa-Londono, L.A., Castellanos, J.E., Gallego-Gomez, J.C. & Osorio, J.E. Lovastatine vertraagt ​​de infectie en verhoogt de overlevingskansen bij AG129-muizen die zijn geïnfecteerd met dengue-virus serotype 2. PLoS One 9, e87412 (2014).

Rothwell, C. et al. Cholesterol biosynthese modulatie reguleert dengue virale replicatie. Virologie 389, 8–19 (2009).

Lee, C.J., Lin, H.R., Liao, C.L. & Lin, Y.L. Cholesterol blokkeert effectief de toegang van flavivirus. J. Virol. 82, 6470–6480 (2008).

Houtkooper, R.H. & Vaz, F.M. Cardiolipin, het hart van het mitochondriale metabolisme. Cel Mol. Levenswetenschap. 65, 2493–2506 (2008).

Gonzalvez, F. & Gottlieb, E. Cardiolipin: het ritme van apoptose instellen. apoptose 12, 877–885 (2007).

Paradies, G., Petrosillo, G., Paradies, V. & Ruggiero, F. M. De rol van cardiolipineperoxidatie en Ca2 + bij mitochondriale disfunctie en ziekte. celcalcium 45, 643–650 (2009).

Bayir, H. et al. Apoptotische interacties van cytochroom c: redox flirten met anionische fosfolipiden binnen en buiten mitochondriën. Biochim Biophys. Acta 1757, 648–659 (2006).

McLean, J.E., Wudzinska, A., Datan, E., Quaglino, D. & Zakeri, Z. Flavivirus NS4A-geïnduceerde autofagie beschermt cellen tegen de dood en verbetert de virusreplicatie. J. Biol. Chem. 286, 22147–22159 (2011).

Pena, J. & Harris, E. Dengue-virus moduleert de ongevouwen eiwitrespons op een tijdsafhankelijke manier. J. Biol. Chem. 286, 14226–14236 (2011).

Lee, C.J., Liao, C.L. & Lin, Y.L. Flavivirus activeert fosfatidylinositol 3-kinase-signalering om caspase-afhankelijke apoptotische celdood in het vroege stadium van virusinfectie te blokkeren. J. Virol. 79, 8388–8399 (2005).

Ellis, C.E. et al. Mitochondriale lipide-afwijking en stoornis van de elektronentransportketen bij muizen zonder alfa-synucleïne. Mol. Cel Biol. 25, 10190–10201 (2005).

Jiang, F. et al. Afwezigheid van cardiolipine in de crd1-null-mutant resulteert in een verminderd mitochondriaal membraanpotentieel en verminderde mitochondriale functie. J. Biol. Chem. 275, 22387–22394 (2000).

Fansiri, T. et al. Genetische mapping van specifieke interacties tussen Aedes aegypti muggen en dengue-virussen. PLoS Genet 9, e1003621 (2013).

Lu, P., Bian, G., Pan, X. & Xi, Z. Wolbachia induceert dichtheidsafhankelijke remming van het denguevirus in muggencellen. PLoS Negl. trop. Dis. 6, e1754 (2012).

Osborne, S.E., Iturbe-Ormaetxe, I., Brownlie, J.C., O'Neill, S.L. & Johnson, K.N. Antivirale bescherming en het belang van Wolbachia dichtheid en weefseltropisme in Drosophila simulans. App omgeving. Micro. 78, 6922–6929 (2012).

Terradas, G., Allen, S.L., Chenoweth, S.F. & McGraw, E.A. Variatie op familieniveau in door Wolbachia gemedieerde dengue-virusblokkering in Aedes aegypti. Parasiet Vector 10, 622 (2017).

Amuzu, H.E. & McGraw, E.A. Wolbachia-gebaseerde remming van het knokkelkoortsvirus is niet weefselspecifiek in Aedes aegypti. PLoS Negl. trop. Dis. 10, e0005145 (2016).

Salazar, M.I., Richardson, J.H., Sanchez-Vargas, I., Olson, K.E. & Beaty, B.J. Dengue-virus type 2: replicatie en tropismen bij oraal geïnfecteerde Aedes aegypti muggen. BMC Microbiol 7, 9 (2007).

Lee, Y.R. et al. Dengue-virus-geïnduceerde ER-stress is vereist voor autofagie-activering, virale replicatie en pathogenese, zowel in vitro als in vivo. Wetenschap. vertegenwoordiger 8, 489 (2018).

Lee, S.F., White, V.L., Weeks, A.R., Hoffmann, A.A. & Endersby, N.M. High-throughput PCR-assays om te controleren Wolbachia infectie bij de dengue-mug (Aedes aegypti) en Drosophila simulans. App omgeving. Micro. 78, 4740–4743 (2012).

Ja, H.L. et al. Kwaliteit van levensverkorting beoordelen Wolbachia-besmet Aedes aegypti muggen in het veld op basis van vangstsnelheden en morfometrische beoordelingen. Parasiet Vector 7, 58 (2014).

Ritchie, S.A. et al. Een explosieve epidemie van DENV-3 in Cairns, Australië. PLoS One 8, e68137 (2013).

Ye, Y.H. et al. Evolutionair potentieel van de extrinsieke incubatieperiode van dengue-virus in. Aedes aegypti. Evolutie 70, 2459–2469 (2016).

Folch, J. & Lees, M. & Sloane Stanley, G.H. Een eenvoudige methode voor de isolatie en zuivering van totale lipiden uit dierlijke weefsels. J. Biol. Chem. 226, 497–509 (1957).

Castro-Perez, J.M. et al. Uitgebreide LC-MS E lipidomische analyse met behulp van een shotgun-benadering en de toepassing ervan op detectie en identificatie van biomarkers bij osteoartritispatiënten. J. Proteoomonderzoek 9, 2377–2389 (2010).

Chambers, M.C. et al. Een platformonafhankelijke toolkit voor massaspectrometrie en proteomics. nat. Biotechnologie. 30, 918–920 (2012).

Smith, C.A., Want, E.J., O'Maille, G., Abagyan, R. & Siuzdak, G. XCMS: verwerking van massaspectrometriegegevens voor metabolietprofilering met behulp van niet-lineaire piekuitlijning, matching en identificatie. Anaal. Chem. 78, 779–787 (2006).

Kuhl, C., Tautenhahn, R., Bottcher, C., Larson, T.R. & Neumann, S. CAMERA: een geïntegreerde strategie voor extractie van samengestelde spectra en annotatie van gegevenssets voor vloeistofchromatografie / massaspectrometrie. Anaal. Chem. 84, 283–289 (2012).

Wang, W.X. et al. Kwantificering van eiwitten en metabolieten door massaspectrometrie zonder isotopische labeling of verrijkte standaarden. Anaal. Chem. 75, 4818–4826 (2003).

Benjamini, Y. & Hochberg, Y. Beheersing van het percentage valse ontdekkingen - een praktische en krachtige benadering van meervoudig testen. J.R. Stat. Soc. B 57, 289–300 (1995).

Wishart, D.S. et al. HMDB 4.0: de menselijke metaboloomdatabase voor 2018. Nucleïnezuren Res. 46, D608–D617 (2018).

Wishart, D.S. et al. HMDB 3.0: de menselijke metaboloomdatabase in 2013. Nucleïnezuren Res. 41, D801-D807 (2013).

Wishart, D.S. et al. HMDB: een kennisbank voor het menselijke metaboloom. Nucleïnezuren Res. 37, D603-D610 (2009).

Wishart, D.S. et al. HMDB: de menselijke metaboloomdatabase. Nucleïnezuren Res. 35, D521-D526 (2007).

Cotter, D., Maer, A., Guda, C., Saunders, B. & Subramaniam, S. LMPD: LIPID MAPS proteoomdatabase. Nucleïnezuren Res. 34, D507-D510 (2006).

Brugger, B., Erben, G., Sandhoff, R., Wieland, F.T. & Lehmann, W.D. Kwantitatieve analyse van biologische membraanlipiden op het lage picomolniveau door nano-elektrospray-ionisatie tandem massaspectrometrie. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 94, 2339–2344 (1997).

Ejsing, C.S. et al. Globale analyse van het gist-lipidoom door kwantitatieve shotgun-massaspectrometrie. Proc. Natl Acad. Wetenschap. VS 106, 2136–2141 (2009).

Islam, M. N., Chambers, J. P. & Ng, C. K. Y. Lipidenprofilering van het model gematigd gras, Brachypodium distachyon. Metabolomics 8, 598–613 (2012).

Nakagawa, K. et al. Ion-trap tandem massaspectrometrische analyse van Amadori-geglyceerde fosfatidylethanolamine in menselijk plasma met of zonder diabetes. J. Lipid-onderzoek. 46, 2514–2524 (2005).

Sumner, L.W. et al. Voorgestelde minimale rapportagenormen voor chemische analyse Chemical Analysis Working Group (CAWG) Metabolomics Standards Initiative (MSI). Metabolomics 3, 211–221 (2007).

Ja, J. et al. Primer-BLAST: een hulpmiddel om doelspecifieke primers voor polymerasekettingreactie te ontwerpen. BMC Bioinformatica. 13, 134 (2012).

Simon, P. Q-Gene: verwerking van kwantitatieve realtime RT-PCR-gegevens. Bio-informatica 19, 1439–1440 (2003).

Kulkarni, M.M. et al. Bewijs van off-target effecten geassocieerd met lange dsRNA's in Drosophila melanogaster celgebaseerde testen. nat. Methoden: 3, 833–838 (2006).

Kennerdell, J.R. & Carthew, R.W. Gebruik van dsRNA-gemedieerde genetische interferentie om aan te tonen dat frizzled en frizzled 2 in het vleugelloze pad werken. Cel 95, 1017–1026 (1998).

Ye, YH et al. Vergelijkende gevoeligheid van muggenpopulaties in Noord-Queensland, Australië voor orale infectie met dengue-virus. Ben. J. Trop. Med. Hygiëne 90, 422–430 (2014).

Warrilow, D., Northill, J.A., Pyke, A. & Smith, G.A. Enkele snelle op TaqMan fluorogene probe gebaseerde PCR-test die alle vier dengue-serotypen detecteert. J. Med. Virol. 66, 524–528 (2002).


Het blootleggen van celtype-specifieke complexiteiten van genexpressie en RNA-metabolisme door TU-tagging en EC-tagging

Michael D. Cleary, Moleculaire celbiologie, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, CA 95343.

Moleculaire celbiologie, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, Californië

Michael D. Cleary, Moleculaire celbiologie, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, CA 95343.

Institutionele login
Log in op Wiley Online Library

Als u eerder toegang heeft gekregen met uw persoonlijke account, log dan in.

Directe toegang kopen
  • Bekijk het artikel PDF en eventuele bijbehorende aanvullingen en cijfers voor een periode van 48 uur.
  • Artikel kan niet worden afgedrukt.
  • Artikel kan niet worden gedownload.
  • Artikel kan niet worden herverdeeld.
  • Onbeperkt bekijken van het artikel PDF en eventuele bijbehorende aanvullingen en figuren.
  • Artikel kan niet worden afgedrukt.
  • Artikel kan niet worden gedownload.
  • Artikel kan niet worden herverdeeld.
  • Onbeperkt bekijken van het artikel/hoofdstuk PDF en eventuele bijbehorende aanvullingen en figuren.
  • Artikel/hoofdstuk kan worden afgedrukt.
  • Artikel/hoofdstuk kan worden gedownload.
  • Artikel/hoofdstuk kan niet worden herverdeeld.

Abstract

Celtype-specifieke transcriptie is een belangrijke bepalende factor voor het lot en de functie van de cel. An ongoing challenge in biology is to develop robust and stringent biochemical methods to explore gene expression with cell type specificity. This challenge has become even greater as researchers attempt to apply high-throughput RNA analysis methods under in vivo conditions. TU-tagging and EC-tagging are in vivo biosynthetic RNA tagging techniques that allow spatial and temporal specificity in RNA purification. Spatial specificity is achieved through targeted expression of pyrimidine salvage enzymes (uracil phosphoribosyltransferase and cytosine deaminase) and temporal specificity is achieved by controlling exposure to bioorthogonal substrates of these enzymes (4-thiouracil and 5-ethynylcytosine). Tagged RNAs can be purified from total RNA extracted from an animal or tissue and used in transcriptome profiling analyses. In addition to identifying cell type-specific mRNA profiles, these techniques are applicable to noncoding RNAs and can be used to measure RNA transcription and decay. Potential applications of TU-tagging and EC-tagging also include fluorescent RNA imaging and selective definition of RNA–protein interactions. TU-tagging and EC-tagging hold great promise for supporting research at the intersection of RNA biology and developmental biology.


RNA delivers the genetic instructions contained in DNA to the rest of the cell.

Covid-19 stands for “coronavirus disease 2019.”

In the past few decades, as scientists came to realize that genetic material is largely regulated by the RNA it encodes, that most of our DNA produces RNA, and that RNA is not only a target but also a tool for disease therapies, “the RNA research world has exploded,” Maquat says. “The University of Rochester understood this.”

In 2007, Maquat founded The Center for RNA Biology as a means of conducting interdisciplinary research in the function, structure, and processing of RNAs. The Center involves researchers from both the River Campus and the Medical Center, combining expertise in biology, chemistry, engineering, neurology, and pharmacology.

“Our strength as a university is our diversity of research expertise, combined with our highly collaborative nature,” says Dragony Fu, an associate professor of biology on the River Campus and a member of the Center for RNA Biology. “We are surrounded by outstanding researchers who enhance our understanding of RNA biology, and a medical center that provides a translational aspect where the knowledge gained from RNA biology can be applied for therapeutics.”

How does RNA relate to disease?

A graphic created by the New York Times illustrates how the coronavirus that causes COVID-19 enters the body through the nose, mouth, or eyes and attaches to our cells. Once the virus is inside our cells, it releases its RNA. Our hijacked cells serve as virus factories, reading the virus’s RNA and making long viral proteins to compromise the immune system. The virus assembles new copies of itself and spreads to more parts of the body and—by way of saliva, sweat, and other bodily fluids—to other humans.

“Once the virus is in our cells, the entire process of infection and re-infection depends on the viral RNA,” Maquat says.

One of the reasons viruses are such a challenge is that they change and mutate in response to drugs.

That means novel virus treatments and vaccines have to be created each time a new strain of virus presents itself. Armed with innovative research on the fundamentals of RNA, scientists are better able to develop and test therapeutics that directly target the RNAs and processes critical to a virus’s life cycle.

How do RNA vaccines work?

Traditional vaccines against viruses like influenza inject inactivated virus proteins called antigens. The antigens stimulate the body’s immune system to recognize the specific virus and produce antibodies in response, with the hope that these antibodies will fight against future virus infection.

RNA-based vaccines—such as those developed by Pfizer/BioNTech and American biotechnology company Moderna—do not introduce an antigen, but instead inject a short sequence of synthetic messenger RNA (mRNA) that is enclosed in a specially engineered lipid nanoparticle. This mRNA provides cells with instructions to produce the virus antigen themselves.

Once the mRNA from a vaccine is in our body, for example, it “instructs” the protein synthesis machinery in our cells, which normally generates proteins from the mRNAs that derive from our genes, to produce a piece of the SARS-CoV-2 virus spike protein. Since the SARS-CoV-2 virus spike protein is foreign to our bodies, our bodies will then make antibodies that inactivate the protein.

“Should the virus enter our body from an infected person, these antibodies will bind to and inactivate the virus by binding to its spike proteins, which coat the outside of the viral capsule,” Maquat says.

An RNA-based vaccine therefore acts as a code to instruct the body to make many copies of the virus protein—and the resulting antibodies—itself, resulting in an immune response.

Unlike more traditional vaccines, RNA-based vaccines are also beneficial in that they eliminate the need to work with the actual virus.

“Working with a live virus is costly and very involved, requiring that researchers use special biosafety laboratories and wear bulky personal protective equipment so that the virus is ‘biocontained,’ and no one gets infected,” Maquat says.

Developing a vaccine from a live virus additionally takes much longer than generating an mRNA-based vaccine, but “no one should think the process is simple,” Maquat says of the Pfizer/BioNTech vaccine. “Since it is the first of its kind, a lot had to be worked out.”

How is Rochester’s RNA research applicable to COVID-19?

Researchers Douglas Anderson, Dragony Fu, and Lynne Maquat are among the scientists at the University of Rochester who study the RNA of viruses to better understand how RNAs work and how they are involved in diseases. (University of Rochester photos / Matt Wittmeyer / J. Adam Fenster)

Maquat has been studying RNA since 1972 and was part of the earliest wave of scientists to realize the important role RNA plays in human health and disease.

Our cells have a number of ways to combat viruses in what can be viewed as an “arms race” between host and virus. One of the weapons in our cells’ arsenal is an RNA surveillance mechanism Maquat discovered called nonsense-mediated mRNA decay (NMD).

“Nonsense-mediated mRNA decay protects us from many genetic mutations that could cause disease if NMD werenot active to destroy the RNA harboring the mutation,” she says.

Maquat’s discovery has contributed to the development of drug therapies for genetic disorders such as cystic fibrosis, and may be useful in developing treatments for coronavirus.

“NMD also helps us combat viral infections, which is why many viruses either inhibit or evade NMD,” she adds. “The genome of the virus COVID-19 is a positive-sense, single-stranded RNA. It is well known that other positive-sense, single-stranded RNA viruses evade NMD by having RNA structures that prevent NMD from degrading viral RNAs.”

Maquat’s lab has been collaborating with a lab at Harvard University to test how viral proteins can inhibit the NMD machinery.

Their recent work is focused on the SARS-CoV-2 structural protein called N. Lab experiments and data sets from infected human cells indicate this virus is unusual because it does not inhibit the NMD pathway that regulates many of our genes and some of the virus’s genes. Instead, the virus N protein seems to promote the pathway.

“SARS-CoV-2 reproduces its RNA genome with much higher efficiency than other pathogenic human viruses,” Maquat says. “Maybe there is a connection there time will tell.”

In the Department of Biology, Fu and Jack Werren, the Nathaniel and Helen Wisch Professor of Biology, received expedited funding awards from the National Science Foundation to apply their expertise in cellular and evolutionary biology to research proteins involved in infections from COVID-19. The funding was part of the NSF’s Rapid Response Research (RAPID) program to mobilize funding for high priority projects.

Werren’s research will be important in ameliorating some of the potential side effects of COVID-19 infections, including blood clots and heart diseases, while Fu’s research will provide insight into the potential effects of viral infection on human cell metabolism.

“Our research will provide insight into the potential effects of viral infection on host cellular processes,” Fu says. “Identifying which cell functions are affected by the virus could help lessen some of the negative effects caused by COVID-19.” Green = said twice.

Douglas Anderson, an assistant professor of medicine in the Aab Cardiovascular Research Institute and a member of the Center for RNA Biology, studies how RNA mutations can give rise to human disease and has found that alternative therapeutics, such as the gene-editing technology CRISPR, may additionally “usher in a new approach to how we target and combat infectious diseases,” he says.

For the past few years, Anderson’s lab has developed tools and delivery systems that use the RNA-targeting CRISPR-Cas13 to treat human genetic diseases that affect muscle function. CRISPR-Cas13 is like a molecular pair of scissors that can target specific RNAs for degradation, using small, programmable guide RNAs.

When the health crisis first became apparent in Wuhan, China, researchers in Anderson’s lab turned their focus toward developing a CRISPR-Cas13 therapeutic aimed at SARS-CoV-2. Applying the knowledge already available about coronavirus RNA replication, they designed single CRISPR guide RNAs capable of targeting every viral RNA that is made within a SARS-CoV-2 infected cell. Using a novel cloning method developed in Anderson’s lab, multiple CRISPR guide-RNAs could be packaged into a single therapeutic vector (a genetically engineered carrier) to target numerous viral RNA sites simultaneously. The multi-pronged targeting strategy could be used as a therapy to safeguard against virus-induced cell toxicity and prevent ‘escape’ of viruses which may have undergone mutation.

“Infectious viruses and pandemics seemingly come out of nowhere, which has made it hard to rapidly develop and screen traditional small molecule therapeutics or vaccines,” Anderson says. “There is a clear need to develop alternative targeted therapeutics, such as CRISPR-Cas13, which have the ability to be rapidly reprogrammed to target new emerging pandemics.”

While many new treatments for the novel coronavirus are being considered, there is one thing that is certain, Maquat says: “Targeting RNA, or the proteins it produces, is essential for therapeutically combatting this disease.”

What role will RNA play in the future of vaccines and disease treatments?

Most people living in the United States today have only read about the 1918 flu pandemic and the relatively recent RNA viruses, such as Ebola or Zika, that are seen largely in other countries.

“RNA treatments will most likely be a wave of the future for these and other emerging diseases,” Maquat says. “Epidemiologists know new infectious pathogens are coming given how small the world has become with international travel, including to and from places where humans and animals are in close contact.”

Bats, in particular, are reservoirs for viruses. Many bat species are able to live with viruses without experiencing ill effects, given the bats’ unusual physiology. If these bat viruses mutate so they become capable of infecting humans, however, there will be new diseases, Maquat says.

“It is just a matter of when this will happen and what the virus will be. The hope is that we will be ready and able to develop vaccines against these new viruses with the new pipelines that have been put in place for COVID-19.”

This story was originally published on April 28, 2020, and updated on December 14, 2020.

Read more

FDA votes to approve emergency use of Pfizer coronavirus vaccine
Researchers and volunteers in Rochester have been involved in the testing of the Pfizer/BioNTech vaccine since May, and technologies used in the development of the vaccine can trace their origins to decades of infectious disease research conducted at Rochester.

Bats offer clues to treating COVID-19
Bats carry many viruses, including the one behind COVID-19, without becoming ill. University of Rochester biologists are studying the immune system of bats to find potential ways to “mimic” that system in humans. Rochester biologists selected for ‘rapid research’ on COVID-19
Rochester biologists are exploring how coronavirus interacts with cellular proteins to cause COVID-19 under a priority NSF program.

26: RNA Metabolism - Biology

  • Bücher
    • Recht
    • Steuern & Bilanzen
    • Wirtschaft
    • Informatik
    • Technik
    • Mathematik
    • Natuurwissenschaften
    • Geisteswissenschaften
    • Sozialwissenschaften
    • Medizin / Tiermedizin
    • Psychologie
    • Sachbuch / Ratgeber
    • Romane / Krimis
    • Kinder- / Jugendbuch
    • Ansprechpersonen
    • Rechtsgebiete
    • Alles über E-Books
    • E-Book Ratgeber
    • Hilfe (FAQ)
    • Romane / Krimis
    • Sachbuch / Ratgeber
    • Fachbücher
    • Standorte
      • Berlin
      • Bonn
      • Bremen
      • Chemnitz
      • Dortmund
      • Dresden
      • Düsseldorf
      • Frankfurt (Main)
      • Göttingen
      • Halle (Saale)
      • Hamburg
      • Hannover
      • Karlsruhe
      • Köln
      • Leipzig
      • Ludwigshafen
      • Maagdenburg
      • Mainz
      • Mannheim
      • München
      • Nürnberg
      • Oldenburg
      • Potsdam
      • Regensburg
      • Stuttgart
      • Das Unternehmen
      • Wir bilden aus
      • Karriere bei Schweitzer
      • Presse
      • Kundenmagazin

      Alle Preisangaben inkl. gesetzlicher MwSt.

      Alle Rechte vorbehalten. © Schweitzer Fachinformationen 2021 | ICONPARC - we enable digital business B2B


      Uncovering cell type-specific complexities of gene expression and RNA metabolism by TU-tagging and EC-tagging

      Michael D. Cleary, Molecular Cell Biology, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, CA 95343.

      Molecular Cell Biology, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, California

      Michael D. Cleary, Molecular Cell Biology, School of Natural Sciences, University of California, Merced, Merced, CA 95343.

      Abstract

      Cell type-specific transcription is a key determinant of cell fate and function. An ongoing challenge in biology is to develop robust and stringent biochemical methods to explore gene expression with cell type specificity. This challenge has become even greater as researchers attempt to apply high-throughput RNA analysis methods under in vivo conditions. TU-tagging and EC-tagging are in vivo biosynthetic RNA tagging techniques that allow spatial and temporal specificity in RNA purification. Spatial specificity is achieved through targeted expression of pyrimidine salvage enzymes (uracil phosphoribosyltransferase and cytosine deaminase) and temporal specificity is achieved by controlling exposure to bioorthogonal substrates of these enzymes (4-thiouracil and 5-ethynylcytosine). Tagged RNAs can be purified from total RNA extracted from an animal or tissue and used in transcriptome profiling analyses. In addition to identifying cell type-specific mRNA profiles, these techniques are applicable to noncoding RNAs and can be used to measure RNA transcription and decay. Potential applications of TU-tagging and EC-tagging also include fluorescent RNA imaging and selective definition of RNA–protein interactions. TU-tagging and EC-tagging hold great promise for supporting research at the intersection of RNA biology and developmental biology.

      Abstract

      TU-tagging and EC-tagging allow cell type-specific RNA purification via targeted incorporation of modified nucleotides (orange circles) into nascent RNAs. Tagged RNAs are subsequently purified from a mixture of all RNAs..


      Bekijk de video: Biochemistry - 26 RNA Metabolism - Flashcards (Januari- 2022).