Ludzkie geny kontrolujące metabolizm mitochondrialnego RNA

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
Poland - DAPHNE subproject
Advertisements

Session 6 Case Study – Elektrim SA Saturday, January 15, 2011 SAL Wroclaw Lectures on Corporate Governance Geoffrey Mazullo Principal Emerging Markets.
G.Broda Helsinki 20-22, September 2010
I C A R E AT H I L Warsaw – Strasbourg Collaboration.
Projekt Do kariery na skrzydłach – studiuj Aviation Management Projekt współfinansowany ze ś rodków Europejskiego Funduszu Społecznego. Biuro projektu:
Usługi sieciowe Wykład 9 VPN
Projekt Do kariery na skrzydłach – studiuj Aviation Management Projekt współfinansowany ze ś rodków Europejskiego Funduszu Społecznego. Biuro projektu:
Electrochemical phase diagrams
Projekt Do kariery na skrzydłach – studiuj Aviation Management Projekt współfinansowany ze ś rodków Europejskiego Funduszu Społecznego. Biuro projektu:
Projekt Do kariery na skrzydłach – studiuj Aviation Management Projekt współfinansowany ze ś rodków Europejskiego Funduszu Społecznego. Biuro projektu:
Projekt Do kariery na skrzydłach – studiuj Aviation Management Projekt współfinansowany ze ś rodków Europejskiego Funduszu Społecznego. Biuro projektu:
Sun altitude Made by: Patryk Cichy Patryk Cichy Mateusz Dąbrowicz Mateusz Dąbrowicz Mariusz Król Mariusz Król Mariusz Dyrda Mariusz Dyrda Group leader:
Wstęp do geofizycznej dynamiki płynów. Semestr VI. Wykład
Legal Clinics in Poland Summary of the academic year 2004/2005 activity.
Saint Nicolaus.
Sports and efficiency Marcelina S., Robert W.. Serce – zmuszając serce do cięższej pracy, wzmacniamy i poprawiamy jego kondycję, a więc wydajność, dzięki.
Copyright for librarians - a presentation of new education offer for librarians Agenda: The idea of the project Course content How to use an e-learning.
Software Engineering 0. Information on the Course Leszek J Chmielewski Faculty of Applied Informatics and Mathematics (WZIM) Warsaw University of Life.
Dzielenie relacyjne / Relational Division
JET PUMPS introduction POMPY STRUMIENIOWE wstęp
Ministerstwo Gospodarki Poland'sexperience Waldemar Pawlak Deputy Prime Minister, Minister of Economy March 2010.
Nadprzewodniki na bazie żelaza
Superconducting FeSe studied by Mössbauer spectroscopy
Polaryzacja światła.
Creating Public Value Lazarski School of Commerce and Law May, 2011 Edward T. Jennings, Jr. University of Kentucky Martin School of Public Policy and Administration.
PhD Plant membrane transporters: from structure to function
Radomsko. Competitions implemented under the project "Creativity and innovation in environmental design" - Comenius School Partnerships Programme are.
POLSKA SZKOŁA PODSTAWOWA IM. LECHA BĄDKOWSKIEGO W LUZINIE
MS SQL SERVER udział w rynku. Source: Gartner Dataquest (May 2006) Company Market Share (%) Market Share (%) Growth (%) Oracle6, ,
DIRECT &INDIRECT QUESTIONS
The school volunteer club 1 / 19 Wolontariat XII 2006r. Gimnazjum im. Ks. W. Rabczyńskiego w Wasilkowie
Volleyball Polish national sport.
Pierwszy dzień w collegu St. Augustin w Angers. Czwartek, 20 maja To był nasz pierwszy dzień w collegu St. Augustina w Angers, który rozpoczął się o 8:00.
XXVII Liceum Ogólnokształcące im. Tadeusza Czackiego w Warszawie easy - creative - effective ICT in Czacki | Marcin Stanowski | XXVII LO im T. Czackiego.
1 Office for supporting social initiatives BORIS.
Dariusz Borczyk Decision-making in the management of failed orthograde endodontic retreatment: A literature review with case reports Dariusz Borczyk BDS.
YOUR PARTNER IN WIND ENERGY PROJECTS
Contents About Kujawiak dance About Kuyavia S. Strzeleckis Kujawiak notes Kuyavias coat of arms Song Quiz.
Trade unions - how to avoid problems ? Kancelaria Prawna Bujakiewicz & Sancewicz 1.
Kosmologia realistyczna Marek Kutschera 05 V 2009 IPJ.
Zajęcia realizowane w ramach projektu Moja Szkoła - Mój kapitał na przyszłość współfinansowany przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Społecznego.
______________________________________ TARGU-JIU 2010.
W ś wiecie ba ś ni Andersena In the world of Andersen.
Comenius The Great Wonders of Europe The Polish school is called … is called …
- For students (12 questions) - For parents (6 questions) - For grandparents (6 questions)
REGIONALNE CENTRUM INFORMACJI I WSPOMAGANIA ORGANIZACJI POZARZĄDOWYCH REGIONAL INFORMATION and SUPPORT CENTER for NGOs EVALUATION V BALTIC SEA NGO FORUM.
TVP SA Odział w Łodzi Łódź ul. Narutowicza 13 TVP Łódź the Year of anniversary – it is already 55 years together.
BLOOD DONATION.
Click to show the screen.
POLAND. we will take you on a journey during which you will learn something about us.
Stakeholder Analysis Lazarski University May, 2011 Edward T. Jennings, Jr. University of Kentucky Martin School of Public Policy and Administration.
Prof. Grzegorz Wegrzyn (Head of Department) Prof. Alina Taylor
Teksty prymarne (original texts) to teksty autentyczne, nie są przeznaczone dla celów dydaktycznych; teksty adaptowane (simplified/adapted texts)są przystosowane.
NEW MODEL OF SCHOOL HEADS PREPARATION, INDUCTION AND CONTINUING PROFESSIONAL DEVELOPMENT IN POLAND Roman Dorczak, Grzegorz Mazurkiewicz   Jagiellonian.
Old quantum theory New quantum theory Fizyka klasyczna - Mechanika klasyczna – prawa Newtona - Elektrodynamika – prawa Maxwella - Fizyka statystyczna.
I am sorry, but I can’t go out with you
NIEPUBLICZNA SZKOŁA PODSTAWOWA
POLISH FOR BEGINNERS.
2 Review What is bionomial nomenclature Explain What is a genus
A. When we celebrate? Celebrating the European Day of Languages ​​ on September 26 since We celebrate it in 47 countries.
Binding of recombinant human proacrosin/acrosin to zona pellucida glycoproteins. II. Participation of mannose residues in the interaction  Laura I. Furlong,
Oral administration of a mite allergen expressed by zucchini yellow mosaic virus in cucurbit species downregulates allergen-induced airway inflammation.
(A) Measurements of unitary LFA-1–ICAM-1 unbinding forces.
GWA studies have significantly accelerated the pace of gene discovery in type 1 diabetes. GWA studies have significantly accelerated the pace of gene discovery.
Histone Methylation Cell
Bacillus cereus & Bacillus pumilus Harvested From Copper Roof Inhibit Growth of Other Organisms Alison Stiller, Madison Frerk, Elizabeth Hoppe, Anthony.
Chromatograms of PFPE and apoptotic induction by PFPE
GGM analysis of single-cell data reveals paracrine dependencies in the LPS-stimulated network. GGM analysis of single-cell data reveals paracrine dependencies.
Zapis prezentacji:

Ludzkie geny kontrolujące metabolizm mitochondrialnego RNA Piotr P. Stępień Department of Genetics, Warsaw University, IBB PAN

Mitochondria Molecular probes Viable bovine pulmonary artery endothelial cells Molecular probes Potential-dependent staining of mitochondria in CCL64 fibroblasts

Funkcje Cykl Krebsa Synteza ATP Bufor Ca2+ Apoptoza Utlenianie kwasów tłuszczowych, cykl mocznikowy Około 1000 białek, z czego 13 kodowane w mtDNA

Gdy mitochondria są niesprawne Różne tkanki mają różne wymagania energetyczne mięśnie szkieletowe mięsień sercowy neurony komórki β trzustki Choroby mitochondrialne Starzenie się

Dlaczego się starzejemy? 4 główne teorie : Program ewolucyjny : Geny Wolne rodniki Glikacja białek Defekty w mitochondriach

Mitochondria a starzenie Wolnorodnikowa teoria starzenia: wolne rodniki, powstające głównie w mitochondriach mogą prowadzić do powstawania mutacji w mtDNA, co z kolei może upośledzać funkcję mitochondriów i przyczyniać się do wzrostu produkcji ROS (sprzężenie zwrotne) długowieczność może zależeć od sprawności łańcucha oddechowego i enzymów usuwających wolne rodniki

Modele doświadczalne w badaniach nad starzeniem: Progerie u ludzi Myszy transgeniczne Mutanty Drosophila, C.elegans, drożdży

Progeria Hutchinsona-Gilforda: lamina A

Zespół Wernera: mutacja w helikazie WRN

Eksperymentalnie wydłużone życie Zwierzęta na diecie :Calorie restriction Myszy: Obniżone wytwarzanie wolnych rodników mniej uszkodzeń oksydacyjnych – w wyniku słabszego działania kompleksu I Indukcja sirtuiny

Eksperyment łączący funkcje mitochondrialne z apoptozą i starzeniem (Kujoth et al., Science 2005): Transgeniczne myszy z uszkodzonym genem mitochondrialnej polimerazy DNA (brak akt. korektorskiej) Średnio jedna mutacja na mt genom Przedwczesne starzenie w wyniku apoptozy, ale bez zmian ROS

Starzejące się myszy

Dlaczego badamy metabolizm RNA w mitochondriach? Niewiele na ten temat wiadomo Degradacja mtRNA gra podstawowa rolę w regulacji ekspresji genów w mitochondriach Nasze najnowsze badania sugerują, że białka kontrolujące przemiany mRNA w mitochondriach regulują cykl komórkowy i apoptozę

M. Gadaleta ( Bari University) What happens after 50 in human cells? Strong 13x induction of mt transcription factors Balance between synthesis and degradation of mt RNA

Our research: Yeast model Mammalian cells Functions of human mitochondrial proteins outside mitochondria Speculations and research plans

Kompleksy degradujace RNA

Prime object of our research

Yeast mitochondrial degradosome

DSS1 Genes coding for yeast degradosome subunits : SUV3 DExH-box RNA helicase, 84 kDa Very ancient gene, orthologs found in purple bacteria, plants, Drosophila and Homo sapiens ( Stepien et al.., PNAS 1992) DSS1 RNase, homologous to bacterial RNase II Isolated as a multicopy suppressor of the SUV3 deletion 110 kDa ( Dmochowska et al., Curr.Genet., 1995; Dziembowski et al., Mol.Gen.Genet, 1998, JBC 2003)

The working model: less is more a n s c i p t o ( R 4 1 + M f ) D e g d S u v 3 y RNA Normal levels of correctly processed transcripts Reduced levels of mostly correctly processed transcripts Accumulation of mis-processed RNAs and high molecular weight precursors wild-type suv3Δ suv3Δ, su Reduced transcription rescues the balance lost due to disrupted degradation

Experiments in progress: Crystalization of the complex We hope to resolve the structure Biochemical analysis is on the way

Prime object of our research

Wielki problem biologii molekularnej Z sekwencji genu nie potrafimy określić funkcji białka Konieczność badań biochemicznych

Our approach: We identify human orthologues in silico We clone cDNA of a candidate, attach fluorescent tag, and check mito localization We silence the gene by siRNA and watch for phenotypes

Our research on human genes: We identified, cloned cDNAs and analyzed 4 human nuclear genes: SUV3 helicase ( Dmochowska et al., Acta Biochim. Pol. 1999; Dmochowska et al., Cytogen. Cell Genet, 1999; Minczuk et al., NAR 2002, Minczuk et al.., BBA in press) polynucleotide phosphorylase (Piwowarski et al., J.Mol.Biol. 2003) poly(A) polymerase Tomecki et al.., NAR 2004) RNase (unpublished)

Part I : polyadenylation The role of human mtRNA polyadenylation is not known : evolutionary paradox: diverse roles of poly(A) tails

The paradox In procaryotes polyA tails are signal for degradation In eukaryotic cytosol polA tails stabilize mRNA In plant mitochondria : polyA tails destabilize Yeast mitochondria do not polyadenylate at all Human mitochondria ?????????

Human mitochondrial poly(A) polymerase We identified the nuclear gene Cloned the cDNA Demonstrated mito localization by GFP fusion

siRNA PAP silencing

siRNA of human mt polyA polymerase : ND3 mtRNA

Two kinds of mito poly(A) tails: Poly(A) : 40 – 50 A residues Oligo(A) : 5 A residues

Both poly(A) and oligo(A) mitochondrial mRNAs are stable Oligo(A) mRNA is translatable

Nagroda PTBioch. im . J. Parnasa oraz Nagroda PTGen 2005: „Identification of a novel human nuclear-encoded mitochondrial poly(A) polymerase” Rafał Tomecki, Aleksandra Dmochowska, Kamil Gewartowski, Andrzej Dziembowski, Piotr P. Stępień Nucleic Acid Research 32:6001, 2004

PART II: Our research on human SUV3 helicase: Human SUV3 gene is the orthologue of yeast SUV3

Genetics : a global science Craig Venter : EST Buy yourself a gene

Overexpressed hSuv3myc is localized in mitochondria in HeLa cells

hSuv3p is localized in the mitochondrial matrix in HeLa cells 1. crude mitochondrial fraction 2. cytosolic fraction 3. total cell extract 1. soluble submitochondrial fraction 2. membrane submitochondrial fraction 3. total extract of purified mitochondria 1. mitoplasts 2. post-mitoplast supernatant 3. total extract of purified mitochondria

Heterologically expressed hSuv3p has DNA and RNA unwinding activity in vitro Comparison of efficacy of RNA and DNA unwinding reaction mediated by hSuv3p as function of decreasing enzyme concentrations. 4.7 pM substrate and the following enzyme concentrations were used: 2 & 8 0.66 fM; 3 & 9 66 fM; 4 & 10 6.6 pM; 5 & 11 0.66 nM 6 & 12 66 nM. The substrate and released strand were separated in a TBE polycrylamide gel and visualised by exposition of dried gel onto X-ray film for 24 h.

TWO QUESTIONS: what is the SUV3 function in mitochondria, is there a human mito degradosome? what is the SUV3 function outside of mitochondria ?

We employed yeast two-hybrid system to find human SUV3 interactors

our results : XIP Hsp60

Human XIP protein (HBXIP) XIP is a 9,6 kDa protein interacting with HBx protein of hepatitis B virus (Melegari et al., 1998) HBx is responsible for HBV pathogenesis Similarly to Suv3p, XIP is highly conserved during evolution The expression profile of XIP in humans is almost identical as compared with hSUV3

Xip interacts with carboxy-terminal fragment of the hSuv3p protein

Pull-down experiment XIP-TAPtag fusion was expressed in E.coli, attached to IgG-agarose hSUV3-myc fusions were expressed in vitro, labeled with S-35 methionine After incubation and elution, samples were analyzed on SDS_PAGE

Pull-down of in vitro – translated hSuv3p protein by overexpressed XIP

Do XIP and SUV3 interact in mitochondria? Subcellular localisation of XIP was not known

Xip is localised in nucleus and cytoplasm of mammalian cells

The site of XIP-SUV3 interaction is not in mitochondria Since SUV3 was assumed to be mitochondrial protein and XIP is not in mitochondria : how does it work ???????-

Recent data on XIP US patent filed Marusawa et al., EMBO J. 2003 XIP is a cofactor of survivin in apoptosis suppression US patent filed

Survivin, 17 kDa: One of the most tumor-specific human genes Normally functions in chromosome segregation Survivin supresses apoptosis Inhibition of survivin induces caspase-dependent death in tumor cell lines but not in normal cells

Eli Lilly Company: bought siRNA protocoll for survivin suppression from Isis Co. for 1 Million USD Ist phase clinical studies on patients with cancer

Is there a link ???? SUV3 XIP survivin

Our working model: Complex SUV3-XIP can regulate apoptosis In the absence of SUV3 cancer cells undergo cell death

Patent application: Warsaw University: „The use of modulation of hSUV3 expression for apoptosis induction in cancer” 2005 Published: Minczuk et al., BBA 2005 Minczuk et al.., FEBS J., 2005

Is human SUV3 always in the nucleus? Are mitochondria a reservoir of SUV3, which is released in certain physiological conditions? what is the intracellular SUV3 trafficking ? Is SUV3 really involved in caspase-9 apoptotic pathway?

PART III : Our research on other human mitochondrial proteins involved in RNA turnover PNPase : polinucleotide phosphorylase Poly(A) polymerase

Podwójna funkcja PNPazy: W mitochondriach reguluje stabilność mRNA Poza mitochondriami wpływa na cykl komórkowy

Human polynucleotide phosphorylase (hPNPase) is associated with cellular senescence and terminal differentiation Leszczyniecka et al ( PNAS 2002, 99:16636-16641) have shown that : hPNPase is up-regulated: in senescent progeroid fibroblasts, fibroblasts entering terminal differentiation after interferon beta treatment overexpression of hPNPase resulted in growth inhibition of human melanoma cells, this suggests the possible use in gene therapy patent application for the hPNPase was filed human PNPase is localized in the cytoplasm ( THIS WAS THEIR MISTAKE)

SUMMARY We study human genes involved in mt RNA turnover: SUV3, Poly(A) polymerase, PNPase SUV3 and PNPase seem to play an additional role in regulating cell cycle events

Standard approach: Biochemical parameters Interactors ( Flp-in system and TAP-TAG) Submitochondrial localisation Influence on RNA turnover RNA-protein complexes siRNA studies

Protein models All four human proteins : SUV3 PNPase polyA polymerase are currently overexpressed in their native conformation, crystallized and analyzed by X-ray diffraction (