Identifizierung eines Schlüsselfaktors für das Spleißen langer Introns

Mutationen in FUBP1 sind für gestörte Genregulation in Gliomazellen verantwortlich

Das prä-mRNA-Spleißen ist ein wesentlicher Schritt bei der Reifung der mRNA, bei dem Introns entfernt und die verbleibenden Exons verbunden werden, um eine reife mRNA als Vorlage für Proteine zu schaffen. Dies ist ein wesentlicher Aspekt der eukaryotischen Genregulation und sorgt für die Proteomvielfalt durch alternatives Spleißen, das die Expression verschiedener Proteinvarianten (Isoformen) aus einem einzigen Gen ermöglicht. Es handelt sich um einen stark regulierten Mechanismus, der von Hunderten von Faktoren gesteuert wird, deren Aktivität von Umwelt-, Zell- und Entwicklungsbedingungen abhängt. Seine Fehlregulierung wird häufig mit genetischen Krankheiten sowie mit Krebs und dessen Fortschreiten in Verbindung gebracht.

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Julian König (Institut für Molekularbiologie, Mainz, Deutschland) hat das Labor von Prof. Sattler (Institut für Strukturbiologie, STB) entdeckt, dass das Multidomänen-RNA-Bindungsprotein FUBP1 (Far Upstream element Binding Protein 1) eine Schlüsselrolle beim Spleißen langer Introns spielt. Durch die Kombination von NMR-Spektroskopie, molekularbiologischen Techniken und computergestützter Modellierung fanden die Forscher heraus, dass FUBP1 an ein cis-regulatorisches Motiv in der prä-mRNA bindet und die Bindung von Schlüsselkomponenten an der 3'-Spleißstelle (U2AF2, SF1) stabilisiert, wodurch die Erkennung der korrekten Intron-Exon-Grenze erleichtert wird. Darüber hinaus deuten multivalente Interaktionen von FUBP1 mit mehreren U1 snRNP-assoziierten Proteinen auf eine Rolle von FUBP1 bei der Überbrückung von 5'- und 3'-Spleißstellen hin. Die Erstellung von Transkriptionsprofilen ergab, dass FUBP1 für das Spleißen langer Introns erforderlich ist, die 80 % aller menschlichen Introns ausmachen. Sequenzierungsdaten von Gliompatienten haben gezeigt, dass bei Krebspatienten mit FUBP1-Funktionsverlustmutationen das Spleißen langer Introns im Vergleich zu Patienten mit Mutationen in anderen Spleißfaktoren beeinträchtigt ist.

Die Ergebnisse des Projekts wurden in Molecular Cell veröffentlicht.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.molcel.2023.07.002

Diese Projekt  wurde durch SPP1935, Fonds der Chemischen Industrie for Kekulé fellowship, H2020 Marie Curie Fellowship  und IMB Genomics Core Facility gefördert