Zkoumání RNA editací pomocí ADAR enzymů

Bc. Barbora Nováková

Master's thesis

Investigating RNA editing by the ADAR enzymes

Abstract:

Editace adenosinu na inosin pomocí ADAR (RNA adenosin deaminázy) enzymů má důležitou biologickou roli v imunitě a v CNS. Editace může být místně-specifická (hlavně u transkriptů v CNS) nebo nespecifická (hlavně u transkriptů obsahujících Alu elementy). Specifické editace jsou katalyzovány enzymem ADAR2, zatímco nespecifické editace jsou primárně katalyzovány enzymem ADAR1. Mutace v ADAR1, enzymu důležitém pro vrozenou imunitní odpověď, způsobují Aicardi Goutièresův syndrom. Tento syndrom je charakterizován zvýšenou produkcí IFN a následnou nadměrnou signalizací vrozené imunity. Dvě hlavní izoformy ADAR1 jsou konstitutivně exprimovaná izoforma p110 a izoforma p150, jejíž exprese je indukovaná IFN. ADAR1 p110 podléhá polyubikvitinaci přes lysin K48 a následné proteasomální degradaci po zahájení imunitní odpovědi na virovou infekci. Izoforma ADAR1 p150 je indukována IFN a rychle degraduje. Mutace v ADAR2 způsobují mikrocefalii, epilepsii a vývojovou disabilitu. Drosophila Adar (dAdar) je považován za ortologní k lidskému ADAR2, avšak mutanti dAdar mají kromě defektů souvisejících s CNS také zvýšené imunitní reakce. Bylo zjištěno, že dAdar se lokalizuje k heterochromatinu, specificky do lokusu Cadps. Edituje Hoppel transpozabilní elementy, které se tam nacházejí. Výsledky prezentované v této práci demonstrují, že lokalizace dAdar k heterochromatinu je rozšířenější, než bylo dříve uvedeno, protože exprese je také detekována ve žláze, která je nezbytná pro metamorfózu. Endogenní dAdar se ve vybraných tkáních nekolokalizuje s fibrillarinem, ale místo toho se lokalizuje k heterochromatinu. Tato práce také zkoumá ubikvitinaci lidského ADAR1 indukovanou IFN.

Abstract:

A-to-I editing by ADAR (adenosine deaminases acting on RNA) enzymes play important biological roles in immunity and in the CNS. Editing can be site-specific (mainly transcripts expressed in the CNS) or promiscuous (mostly transcripts containing Alu elements). Site-specific editing is catalyzed by ADAR2, while the promiscuous editing is primarily catalyzed by ADAR1. Mutations in ADAR1, an enzyme involved in the innate immune response, cause Aicardi Goutières syndrome. This syndrome is characterized by increased IFN production and subsequent aberrant innate immune signalling. Two major ADAR1 isoforms are the constitutively expressed p110 isoform and the IFN-inducible p150 isoform. ADAR1 p110 undergoes lysine K48-linked polyubiquitination and proteasomal degradation after the start of the immune response to viral infection. The ADAR1 p150 isoform is induced by IFN and soon rapidly degraded. Mutations in ADAR2 cause microcephaly, epilepsy, and intellectual disability. Drosophila Adar (dAdar) is considered orthologous to human ADAR2, however mutants of dAdar have increased immune responses in addition to CNS-related defects. Drosophila Adar was reported to localize to the heterochromatin and specifically to the Cadps locus. It edits the Hoppel transposable elements that are located there. The results presented in this work demonstrate that dAdar localization to heterochromatin is more widespread than previously reported as the expression is also detected in a gland that is essential for metamorphosis. Endogenous dAdar does not colocalize with fibrillarin in selected tissues but instead, localizes to heterochromatin. This work also explores the IFN-inducible ubiquitination of human ADAR1.

Keywords

ADAR enzymes, Drosophila melanogaster, immunofluorescence, ubiquitination, post-translational modifications, innate immunity, ADAR enzymy, Octomilka obecná, imunofluorescence, ubikvitinace, post-translační modifikace, vrozená imunita

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 8. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 9. 9. 2024
• Supervisor: prof. Mary Anne O'Connell, PhD.
• Reader: doc. RNDr. Pavel Hyršl, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Genomics and Proteomics