RNA editering

Oplæg om RNA editering

• Hvad er RNA editering og hvor ofte sker det.

• Eksempler på den funktionelle betydning af RNA editering.

• Regulering af RNA editering

• Evolution af og med RNA editering.

Litteratur

• Stefan Maas, Alexander Rich, (2000), Changing Genetic Information through RNA editing. BioEssays 22(9):790-802.

• Kenneth Stuart & Aswini K. Panigrahi, (2002), RNA editing: Complexity and Complications, Molecular Microbiology 45:591-596.

RNA editering – Hvad er det?

• Deletion/Insertion af Uridine sekvenser.

- Kun observeret i mitokondrie mRNA i Trypanosoma.

• Base-substitution

- Oftest C→U og A→I substitutioner i pre-mRNA’et → enkelt aminosyrer ændringer i proteinet.

- Fundet både i prokaryoter, primitive og højere eukaryoter.

- Fortrinsvist i nervesystemet hos højere eukaryoter

RNA editering - Hvor ofte sker det?

• Hvor mange % af alle gener bliver editeret? - ex. 8% af alle C-holdende codons i Arabidopsis mitokondriet bliver

editeret. • Enzym aktivitet fundet i alt metazoisk væv undersøgt.• Sker på få specifikke steder i RNA’et - en reguleret proces. • Undtagelse – Hypereditering/hypermodifikation - ses oftest i RNA-virus - andet ex. K+-kanalen i blæksprutte, hvor 17 ud af 360 baser i RNA’et bliver editeret.• Hvorvidt editeringen sker kan variere fra 0-100%

Eksempler på den Funktionelle betydning af RNA editering

1. Deletion/Insertion af uridine i trypanosoma.

2. C→U modifikation i apolipoprotein B.

3. A→I modifikation i GluR-6 og GluR-B.

4. A→I modifikation i tRNA

Eks.1: Deletion/insertion af U’er i mt-mRNA hos Trypanosoma

• Blodsnylterer• Vha. små guideRNA’er og

multiprotein komplekset Editosome

• Funktion: regulerer de energi-generende processer

- Blodsnyltende form: glycolyse

- Procyklisk form: oxidativ phosphorylering.

Fig. Stuart & Panigrahi

Eks.2: C→U modifikation i Apolipoprotein B

• Protein i lipoproteiner• Enklet editerings site → to

proteiner af forskellig længde.

• Vævs-specifik editering → forskellig funktion i lever og tyndtarm

• Hydrolytisk deaminering.• Katalyseres af Apobec1 i et

editosom-protein kompleks.• Fungerer på enkeltstrenget

RNA

Fig. Maas & Rich

Eks.3: A→I modifikation i GluR-subunits 6 &B.

• GluR-6: 3 editerings sites → 8 forskellige proteiner.

• GluR-B subunit i AMPA receptoren.

• Én enkelt editerings event kontrollerer receptorens Ca2+gennemtrængelighed.

• Hydrolytisk deaminering.• Katalyseres af et enkelt

peptid ADAR2.• dsRNA struktur nødvendig.

Fig. Maas & Rich

Eks.4: tRNA editering

• A→I modifikation i 34-wooble-position

• Fundet i 8 tRNA’er i højere eukaryoter.

• I på denne position i anticodonet kan parres med U, A og C.

• Katalyseres af heterodimer ADAT2/ADAT3

• Mulighed for ”indirekte” editering af alt RNA.

Fig. Maas & Rich

Regulering af RNA editering

• Alternativ splicing

- ex. ADAR1 og ADAR2 primære transkripter → forskellige splicevarianter med forskellig GluR-B editerings aktivitet.

• Kost/Pharmaceutisk behandling

- ex. ↑ apoB editering ved ↑ karbonhydrat diet og ↓ editering ved faste.

• Autoregulerende feedback mekanisme: editering af deaminasens primære transkript.

- ex. ADAR2: editering → splice acceptor site → inaktiv splicevariant.

• Brug af alternative promotorer

- ex. ADAR1: 2 promotorer hvoraf den ene er interferon sensitiv → forskellig subcellulær lokalisering.

Hvor foregår RNA editering?

• NLS fundet i Apobec1 → editering foregår i kernen.

• Z-struktur med høj DNA affinitet fundet i ADAR1 → enzym binder til Z-DNA under transkriptionen → kobling af editering og transkription.

• Intron-sekvensen er vigtig for editerings processen.

→ foregår formentligt i kernen forud for alternativ splejsning.

Evolutionære betragtninger

• Evolution af RNA editering.

• RNA editerings indflydelse på evolution.

Evolution af RNA editering

• Belyst ved evolutionen af de RNA-afh. deaminaser.

• Fylogenetisk analyse på deaminasernes katalytiske region (34 aminosyrer)

Fig. Maas & Rich

• Alle enzymer i editerings mekanismen stammer fra fælles stam-”gen”

• Base-substitution editering opstået én gang.

• Cytidine og andenosine deaminaserne er homologe

• Ukendt rækkefølge for divergering.

Fig. Maas & Rich

RNA editerings indflydelse på evolutionen ?

• Et gen kan kode for flere forskellige proteiner. - Flere phenotyper pr. genotype.• Øger den molekylære diversitet. - A→I modifikation betyder at 60% af alle aminosyre kan ændres. - editering i splice-sites• Diversitet for lave omkostninger. - udviklingen sker på intron niveauet → hurtig sekvensudvikling pga. færre funktionelle constrains. → original exon sekvens bevares.

…RNA editerings indflydelse på evolutionen ?

• Koblet til andre post-transkriptionelle begivenheder.

• Revidering af opfattelse af junk i genomet.

• Evolution af regulering – frem for direkte evolution af arvematerialet.

- mulighed for ”skjulte” polymorfier.

SLUTC