Factors influencing the AG-dependence of the 3’ splice sites

Mgr. Tatiana Kováčová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Rozpoznání 3' místa sestřihu je základní krok sestřihu pre-mRNA. 3´ss jsou obvykle rozpoznávaná U2AF heterodimerem. AG-dependentní 3´ss vyžadují pro rozpoznání vazbu obou U2AF proteinů (U2AF35 i U2AF65) a mutace v prvních nukleotidech exonů, pokud jsou umístěny v těchto AG-dependentních 3´ss, obvykle ovlivňují sestřih těchto exonů. Naopak exony s AG-independentním 3' místem sestřihu jsou vůči těmto mutacím rezistentní. AG-dependence míst sestřihu je určena zejména kvalitou intronového polypyrimidinového traktu, jeho délkou a konzervovaností sekvence, ale patrně ji ovlivňují i další faktory definující kvalitu určení exonu, jako je přítomnost exonových regulátorů sestřihu a kvalita 5' místa sestřihu. Byly navrženy další mechanismy rozpoznání 3´ss, ale stále nejsou plně pochopeny. Cílem této práce bylo zmapovat faktory určující AG-dependenci 3' míst sestřihu, a to jak na úrovni sekvence míst sestřihu, tak na úrovni interakcí s různými sestřihovými elementy. Výsledky ukazují nový mechanismus rozpoznání 3'ss prostřednictvím exonového sestřihového zesilovače umístněného na hranici mezi intronem a exonem, a jeho interakce se sestřihovými regulátory. Výsledky práce by měly přispět k hlubšímu pochopení regulace sestřihu a umožnit lépe predikovat vliv sekvenčních variant na sestřih pre-mRNA a tím odhadnout jejich případný patologický potenciál.

Abstract:

The recognition of the 3'splice site (3'ss) is an essential step of pre-mRNA splicing. The 3'ss are usually recognized through U2AF heterodimer. The 3'ss called AG-dependent 3'ss, requires the binding of both U2AF proteins (U2AF65 and U2AF35) for its recognition and mutations in the first nucleotides of exons when located in these AG-dependent 3'ss usually affect the splicing of these exons. On the contrary, exons with an AG-independent 3' splice sites are resistant to these mutations. The AG-dependence of 3'splice sites is mainly determined by the quality of the intronic polypyrimidine tract, its length and sequence conservation, however, it is presumably influenced by other factors defining the quality of the exon recognition, such as the presence of exon splicing regulators and the 5' splice site quality. There was proposed additional mechanisms of the 3'ss recognition, but are still not fully understood. The aim of this study was to map the factors determining the AG-dependence of 3' splice sites, both at the level of the splice site sequences and the interactions with different splicing elements. The study outcomes showed a new mechanism of the 3'ss recognition through the exonic splicing enhancer located at the intron-exon border and its interaction with the splicing regulators. The results of the study would contribute to a deeper understanding of the splicing regulation and allow better prediction of the effect of sequence variants at the 3'ss on pre-mRNA splicing and thus to estimate their possible pathological potential.

Keywords

sestřih pre-mRNA, 3' místo sestřihu (3'ss), rozpoznaní 3'ss, U2AF35, exonový sestřihový zesilovač, sestřihový factor, SRSF1, pre-mRNA splicing, 3' splice site, 3'ss recognition, exon splicing enhancer (ESE), splicing factor

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 8. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 27. 1. 2023
• Supervisor: prof. MUDr. Tomáš Freiberger, Ph.D.
• Reader: Mgr. Zdeněk Kubát, Ph.D., Ing. Jaroslav Hubáček, CSc., DSc.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Biomedical sciences / Biochemistry and Molecular Biology