Novel biological roles of ADAR proteins

Anna Cherian, Ph.D.

Disertační práce

Anotace:

Endogenní dvouvláknová RNA (dsRNA) je v savčích buňkách všudypřítomná a musí být pečlivě regulována, aby nebyla chybně rozpoznána jako „non-self“ a nevyvolala nepřiměřenou aktivaci vrozené imunity. Tato dizertační práce představuje proteiny ADAR jako integrované regulátory osudu dsRNA, jejichž ochranná funkce je rozložena mezi kontrolu lokalizace, vazbu na dsRNA, editaci a na interakcích závislé efektorové mechanismy. Nejprve ukazuje, že argininová methylace závislá na PRMT6 reguluje lokalizaci ADAR1p150 a ovlivňuje tak velikost funkční cytoplazmatické zásoby tohoto proteinu, která je k dispozici pro tlumení dsRNA a potlačení signálních drah; protože aktivace imunitní odpovědi probíhá jako prahový proces, i mírné změny cytoplazmatické dostupnosti mohou mít výrazné antivirové důsledky. Dále je popsán na editaci nezávislý mechanismus založený na přímé interakci mezi dsRBD3 doménou ADAR1 a kinázovou doménou PKR, který podporuje inhibici aktivace PKR na dsRNA prostřednictvím protein–proteinových kontaktů, nikoli pouze sekvestrací nebo deaminací. Studium mutací ADAR2 asociovaných s pacienty následně odhaluje prahovou biologii v nervovém systému, kde i mírné snížení katalytické aktivity může mít nepřiměřené důsledky, pokud se klíčové substráty nacházejí blízko funkčního bodu zlomu. Mapování interaktomu dále ukazuje, že ADAR proteiny fungují jako molekulární uzly, jejichž proteinové okolí určuje kompartmentově specifické důsledky: jaderný ADAR1p110 je zasazen do prostředí metabolismu RNA a biogeneze ribonukleoproteinových komplexů, zatímco cytoplazmatický ADAR1p150 se nachází v dynamických strukturách překrývajících se se stresově asociovanými a s translací spojenými mRNP stavy, přičemž expozice interferonu tuto architekturu sítí kontextově přetváří. Vazba na jaderný RNA exozom představuje další na editaci nezávislou cestu, v níž domény vážící dsRNA mohou směrovat vybrané strukturované RNA k dozoru a degradaci. Práce v kontextu malarické infekce nakonec rozšiřuje tento rámec na obranu hostitele a podporuje koncept, že kapacita regulace dsRNA nastavuje intenzitu zánětlivé odpovědi a ovlivňuje imunitní důsledky spojené s infekcí.

Abstract:

Endogenous double-stranded RNA (dsRNA) is pervasive in mammalian cells and must be managed to prevent its misinterpretation as “non-self” and inappropriate innate immune activation. This thesis frames ADAR proteins as integrated regulators of dsRNA fate whose safeguarding function is distributed across localisation control, dsRNA binding, editing, and interaction-dependent effector mechanisms. First, PRMT6-dependent arginine methylation tunes ADAR1p150 localisation, biasing the effective cytoplasmic pool available to buffer dsRNA and restrain signalling; because immune activation behaves as a threshold process, modest shifts in cytoplasmic availability can yield outsized antiviral consequences. Second, an editing-independent mechanism is defined through a direct interaction between ADAR1 dsRBD3 and the PKR kinase domain, supporting inhibition of PKR activation on dsRNA via protein–protein contacts rather than sequestration or deamination alone. Third, patient-associated ADAR2 mutations reveal threshold biology in the nervous system, where modest catalytic impairment can have disproportionate consequences when key substrates sit near functional tipping points. Fourth, interactome mapping positions ADARs as molecular hubs whose protein neighbourhoods specify compartmental outcomes: nuclear ADAR1p110 is embedded within RNA metabolism and ribonucleoprotein biogenesis environments, whereas cytoplasmic ADAR1p150 occupies dynamic assemblies that overlap stress-associated and translation-linked mRNP states, with interferon exposure remodelling network architecture in a context-dependent manner. Fifth, coupling to the nuclear RNA exosome establishes an additional editing-independent route, in which dsRNA-binding domains can channel selected structured RNAs towards surveillance and decay. Finally, work in a malaria infection context extends this framework to host defence, supporting the concept that dsRNA regulatory capacity calibrates inflammatory tone and infection-associated immune outcomes.

Keywords

ADAR, RNA modification, inosine, dsRNA, innate immunity, nucleic acid sensing, post-translational modifications, arginine methylation, PKR

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 19. 3. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 5. 2026
• Vedoucí: prof. Mary Anne O'Connell, PhD.
• Oponent: Assoc. Prof. Ayelet Lamm, Ing. Hana Macíčková-Cahová, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

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