Functional characterization of ADAR in Drosophila

Damiano Amoruso, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Proteiny ADAR jsou enzymy vážící dvouvláknovou RNA (dsRNA), které jsou nejlépe známé svou schopností katalyzovat editaci RNA typu adenosin-na-inosin (A-to-I). Stále více důkazů však podporuje také jejich další, na editaci nezávislé role v regulaci genové exprese a vrozené imunity. Tato práce se zabývá novými regulačními mechanismy proteinů ADAR u Drosophila melanogaster a v lidských buňkách. První část identifikuje na editaci nezávislou funkci izoformy Drosophila AdarG v RNAi-zprostředkované tvorbě heterochromatinu. Nadměrná exprese AdarG narušuje umlčování heterochromatinu, mění signalizaci ekdysonu a způsobuje vývojové defekty během metamorfózy. Tyto efekty jsou spojeny s deregulací genů regulovaných heterochromatinem a jsou částečně potlačeny modulací aktivity HP1 nebo H3K9 metyltransferáz, což podporuje roli Adar v transkripčním umlčování transpozonů. Druhá část odhaluje konzervovanou interakci mezi proteiny ADAR a jaderným RNA exozomem. ADAR1 a ADAR2 se asociují se složkami exozomu způsobem závislým na vazbě dsRNA a podporují zpracování nebo degradaci RNA substrátů, čímž definují na editaci nezávislou roli v jaderném dohledu nad RNA. Nakonec asymetrická dimetylace ADAR1p150 zprostředkovaná PRMT6 reguluje jeho subcelulární lokalizaci a antivirovou funkci. Ztráta této modifikace vede k jaderné akumulaci ADAR1p150, indukci ISG genů a zvýšené aktivaci PKR, což následně omezuje virovou infekci. Souhrnně tyto výsledky rozšiřují funkční repertoár proteinů ADAR a zdůrazňují jejich roli v regulaci heterochromatinu, dohledu nad RNA a antivirové signalizaci.

Abstract:

ADAR proteins are dsRNA-binding enzymes best known for catalyzing adenosine-to-inosine RNA editing, but increasing evidence supports additional editing-independent roles in gene regulation and innate immunity. This thesis investigates novel regulatory mechanisms of ADAR proteins in Drosophila melanogaster and human cells. The first part identifies an editing-independent function of Drosophila AdarG in RNAi-mediated heterochromatin formation. AdarG overexpression disrupts heterochromatin silencing, alters ecdysone signaling and causes developmental defects during metamorphosis. These effects are associated with dysregulation of heterochromatin-regulated genes and are partially rescued by modulating HP1 or H3K9 methyltransferase activity, supporting a role for Adar in transcriptional silencing of transposons. The second part reveals a conserved interaction between ADARs and the nuclear RNA exosome. ADAR1 and ADAR2 associate with exosome components in a dsRNA-binding-dependent manner and promote the processing or degradation of RNA substrates, establishing an editing-independent role in nuclear RNA surveillance. Finally, PRMT6-mediated asymmetric dimethylation of ADAR1p150 regulates its subcellular localization and antiviral function. Loss of this modification promotes nuclear accumulation of ADAR1p150, induces ISGs and enhances PKR activation, thereby impairing viral infection. Together, these findings expand the functional repertoire of ADAR proteins and highlight their roles in heterochromatin regulation, RNA surveillance and antiviral signaling.

Keywords

ADAR, RNA modification, dsRNA, heterochromatin silencing, ecdysone

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2026

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2026
• Supervisor: prof. Mary Anne O'Connell, PhD.
• Reader: PhD Leeanne McGurk, Prof. Jean-Yves Roignant

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Life Sciences / Life Sciences