The Influence of Small Drug-like Molecules on MYC mRNP Interactions

Sepideh Mohammadi Koubjari, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Tato disertační práce zkoumá potenciál modulace interakcí mezi RNA a proteiny v rámci 3’ nepřekládané oblasti (3’UTR) mRNA MYC pomocí malých molekul podobných léčivům. MYC, hlavní regulátor buněčné proliferace, růstu a apoptózy, a zároveň klíčový onkogen, který se podílí na vzniku více než 50 % nádorových onemocnění, je dlouhodobě považován za „nedosažitelný“ terapeutický cíl na úrovni proteinu. Tato práce se proto zaměřuje na alternativní přístup, který cílí na specifické oblasti transkriptu MYC a jejich interakce s proteiny jako na novou strategii protinádorové terapie. Pomocí systematické optimalizace metodiky RNA pulldown byl vyvinut protokol umožňující efektivní izolaci komplexů mRNA MYC a navázaných proteinů při současném zachování interakcí RNA–sloučenina. Studie nejprve identifikovala RNA-vazebné proteiny (RNA-binding proteins, RBP) asociované s celou 3’UTR MYC a následně se zaměřila na interaktom dvou specifických fragmentů (MYC3 a MYC19), které vykazovaly odlišné vazebné profily odrážející jejich strukturální vlastnosti. Byly testovány dvě malé molekuly s opačnými účinky na expresi MYC. Molekula 2E8 její hladinu snižuje, zatímco 4B9 ji zvyšuje. Obě sloučeniny prokázaly schopnost selektivně ovlivňovat RNA–proteinové interakce specificky pro jednotlivé fragmenty. Sloučenina 4B9 způsobila výraznou změnu struktury RNA fragmentu MYC3: významně snížila interakce s proteiny preferujícími dvouřetězcovou RNA a naopak zvýšila vazby s proteiny rozpoznávajícími jednořetězcovou RNA. Naproti tomu 2E8 sice zachovala relativní poměry vazebných preferencí, ale snížila celkový počet proteinových interakcí, což naznačuje možné změny na konkrétních vazebných místech. Tato práce představuje metodologický rámec pro studium vlivu malých molekul cílených na RNA na složení mRNP komplexů a demonstruje, že chemicky indukované změny v RNA–proteinových interakcích mohou modulovat genovou expresi. Pozorovaná selektivní remodelace RNA–proteinových komplexů tak otevírá nový směr v cílení na dosud považované „neléčitelné“ proteiny, jako je MYC, a potenciálně rozšiřuje terapeutické možnosti u MYC-řízených nádorů.

Abstract:

This thesis investigates the potential of modulating RNA-protein interactions within the 3’ untranslated region (3’UTR) of MYC mRNA using small drug-like molecules. MYC, a master regulator of cellular processes and a key oncogene involved in over 50% of cancers, has long been considered "undruggable" at the protein level. This study explores an alternative approach targeting specific regions within the MYC transcript and their protein interactions as a novel therapeutic strategy. Through systematic optimization of RNA pulldown methodologies, the research developed a protocol that effectively isolates MYC mRNA-protein complexes while preserving RNA-compound interactions. The study first identified RNA-binding proteins (RBPs) associated with the full-length MYC 3’UTR and then studied the interactome of two specific fragments (MYC3 and MYC19), which demonstrated distinct protein-binding profiles reflective of their structural characteristics. Testing two compounds with contrasting effects on MYC expression—2E8 downregulates and 4B9 upregulates—revealed their ability to selectively modulate RNA-protein interactions in a fragment-specific manner. Compound 4B9 induced dramatic restructuring of MYC3, considerably reducing double-stranded RNA binding protein interactions while significantly increasing single-stranded RNA binding proteins. On the other hand, compound 2E8 maintained binding preference ratios while reducing overall protein interactions, suggesting changes at specific binding sites. This research establishes a methodological framework for studying the effect of RNA-targeted small molecules on mRNP composition and demonstrates that compound-induced alterations in RNA-protein interactions can modulate gene expression. The observed selective modification of RNA-protein complexes provides a novel direction for targeting traditionally "undruggable" proteins like MYC, potentially expanding therapeutic options for MYC-driven cancers.

Keywords

MYC oncogen, Interakce RNA–protein, 3’ nepřekládaná oblast (3’UTR), RNA pulldown assay (RNA vytahovací test), Malé lékovité molekuly, Terapeutické cílení MYC, MYC oncogene, RNA-protein interactions, 3’ untranslated region (3’UTR), RNA pulldown assay, Small drug-like molecules, Therapeutic targeting of MYC

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 15. 9. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 21. 11. 2025
• Vedoucí: Mgr. PharmDr. Peter Lukavsky, Dr. rer. nat.
• Oponent: Prof. André Gerber, doc. Mgr. Karel Kubíček, PhD., doc. Mgr. Ing Karel Sedlář, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Vědy o živé přírodě / Vědy o živé přírodě