Odkrivanje vzorcev interakcij med proteini in RNA je osnova za razumevanje vloge, ki jo RNA-vezalni proteini imajo v post-transkripcijski regulaciji genske ekspresije. Razvili smo metodo za integrativno analizo, ki temelji na ortogonalni nenegativni faktorizaciji matrik, poimenovani iONMF. Z njo je možno odkriti bolj specifične in manj pogoste vzorce v podatkih. Analizirali smo do sedaj največjo zbirko podatkov iz 31 eksperimentov in pokazali, da naš model uspešno napoveduje mesta interakcije z RNA devetnajstih proteinov. Ovrednotili in določili smo najbolj pomembne faktorje, ki so povezani z mesti interakcije med proteini in RNA: struktura RNA, prisotnost specifičnih krajših zaporedij v RNA ter hkratna vezava nekaterih ostalih RNA-vezalnih proteinov.
COBISS.SI-ID: 1537001923
Na podlagi analize podatkov sekvenciranja smo pokazali, da se geni, ki so aktivni v možganih, izražajo v daljših izoformah kot v drugih tkivih. Pokazali smo tudi, da odstranjevanje intronov poteka v dveh korakih, s tako imenovanim, rekurzivnim izrezovanjem, kar je bilo poznano le v vinski mušici. S pomočjo analize zaporedij smo odkrili, da je za uspešno delovanje rekurzivnega izrezovanja potrebna prisotnost signala za rekurzivno izrezovalnego mesto (RS). Ugotovili smo tudi, da je s signalom RS prisoten tudi kriptični ekson, ki je navadno odstranjen iz transkripta. V primeru prisotnosti dveh tovrstnih kriptičnih eksonov, pa se učinkovitost rekurzivnega izrezovanja zmanjša, kar vodi do razgradnje transkripta. Domnevamo, da so kriptični eksoni pomembni za kontrolo kvalitete in evolucijo novih izoform. Poročamo tudi o povezavi odkritih genov in avtizmom in ostalimi nevrološkimi motnjami.
COBISS.SI-ID: 1536358339
Metoda iCLIP uporablja svetlobo UV za tvorjenje kovalentnih vezi med RNA-vezavnimi proteini in RNA. Pred sekvenciranjem, fragmente najprej prepišemo z reverzno transkriptazo, ki se navadno zaključi na mestu kovalentne vezi s proteinom. Prav to omogoča detekcijo mesta kovalentnega povezovanja do nukleotida natančno. Za detektirana mesta tako pričakujemo, da se nahajo v relativno majhnem območju nekaj nukleotidov. V članku poročamo, da se pri analizi podatkov določenih RNA-vezavnih proteinov pokaže odvisnost med položajem detektiranega mesta interakcije in dolžino fragmentov, pri čemer so detektirana mesta navadno zamaknjena navzgor od pričakovanega mesta vezave na RNA. Razvili smo programsko orodje (http://biolab.si/iCLIPro), s katerim je možno detektirati omenjene zamike in tako izboljšati določanje pravih mest vezave RNA-vezavnih proteinov.
COBISS.SI-ID: 1536523459
S strani ugledne revije Brain smo bili povabljeni, da izrazimo znanstveni komentar k objavljenemu prispevku z naslovom »Serumska mikroRNA pri bolnikih z gensko amiotrofično lateralno sklerozo pri presimptomatskih nosilcih mutacij«, katerega avtorji so Freischmidt in sodelavci. Napakam pri procesiranju RNA so pripisovali osrednjo vlogo pri patogenezi amiotrofične lateralne skleroze (ALS) vse od tedaj, ko so bili identificirani vključki proteina TARDBP (znan tudi pod imenom TDP-43) pri 95% bolnikov. Poleg tega so odkrili tudi patogene mutacije v genih, ki sodelujejo pri procesiranju RNA, kot so na primer TARDBP, FUS in MATR3 (Sreedharan et al., 2008; Vance et al., 2009; Johnson et al., 2014). FUS in TARDBP imata vlogo pri regulaciji transkripcije mRNA ter pri njenem izrezovanju, hkrati pa vplivata tudi na stabilnost in transport mRNA (Tollervey et al., 2011; Rogelj et al., 2012). FUS in TARDBP predstavljata tudi sestavni del večjega kompleksa, imenovanega Drosha, ki regulira biogenezo mikroRNA (miRNA) (Gregory et al., 2004). Napake v regulaciji izražanja miRNA se pojavljajo pri številnih oblikah raka, pred kratkim pa so jih opisali tudi pri Alzheimerjevi bolezni, kjer naj bi imele vlogo pri bolezenskem mehanizmu in/ali naj bi predstavljale indirektni biomarker pri omenjeni bolezni. Freischmidt in sodelavci (2014) poročajo, da je v serumu bolnikov z družinsko in sporadično obliko ALS zaznati zmanjšano vsebnost specifične podskupine miRNA. Hkrati so zaznali zmanjšano vsebnost miRNA tudi v serumu presimptomatičnih nosilcev patogenih mutacij, značilnih za ALS. Če bi omenjene rezultate lahko ponovili na večjih kohortah, bi študija veliko pridobila na pomenu.
COBISS.SI-ID: 28055335
The cytoplasmic mislocalization of otherwise predominantly nuclear RNA binding proteins, TDP-43 and FUS, implies a perturbation of the nucleocytoplasmic shuttling as a possible event in the pathogenesis of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal lobar degeneration (FTLD). Compromised nucleocytoplasmic shuttling has recently also been associated with a hexanucleotide repeat expansion mutation in C9orf72, which is the most common genetic cause of ALS and FTLD and leads to accumulation of cytoplasmic TDP-43 inclusions. Mutation in C9orf72 may disrupt nucleocytoplasmic shuttling on the level of C9ORF72 protein, the transcribed hexanucleotide repeat RNA, and/or dipeptide repeat proteins translated from the hexanucleotide repeat RNA. The defects of nucleocytoplasmic shuttling as disease mechanisms are discussed in this review in detail.
COBISS.SI-ID: 29663527