Universität zu Köln

Schlautmann, Lena Pia ORCID: 0000-0001-7439-7723 (2023). Proteomic and transcriptomic characterization of RNPS1: A sequence-independent regulator of mRNA fate. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Due to the genome complexity, the processes of gene expression require tight regulation especially in mammalian cells. Many regulatory proteins have the dedicated purpose to ensure the production of correct mature mRNAs or to otherwise degrade faulty transcripts. One key factor in these processes is the exon junction complex (EJC), which is deposited on the mRNA during the splicing process in a sequence-independent manner. This enables the EJC to orchestrate a variety of co- and posttranscriptional processes, including alternative splicing, mRNA export and nonsense-mediated mRNA decay (NMD). To fulfill this wide range of regulatory functions the EJC serves as a binding platform for various regulatory proteins and complexes, including the ASAP- and PSAP-component RNPS1. Previously, RNPS1 was reported to act on alternative splicing regulation as well as NMD. Here, transcriptome-wide analyses were combined with interactome studies to further enlighten the role RNPS1 plays in these processes. Differential gene expression and differential transcript usage analyses revealed that RNPS1 mildly influences NMD of specific targets rather than being a globally essential NMD factor. However, alternative splicing analyses confirmed that RNPS1 is an important regulator of various types of alternative splicing. Mechanistically, intron retention reporters revealed that RNPS1 positioned at a downstream splice junction can activate splicing of an upstream intron and thereby prevent intron retention. RNPS1 normally requires the assembly of the ASAP or PSAP complex to be recruited to the EJC. However, individual depletion of the ASAP/PSAP components ACIN1 or PNN affected splicing only mildly, suggesting that the complexes might be able to function redundantly. Moreover, the alternative splicing analyses and further knockdown and rescue experiments indicated that, contrary to previous hypotheses, not only the RNPS1 RRM, but also its C-terminus and S domain are involved in splicing regulation. Investigation of the interactome of different RNPS1 deletion mutants revealed that RNPS1 can interact with a large variety of splicing-related factors and that these interactions were reduced or completely abolished, when one or more of its domains are deleted. Thus, a picture emerges in which RNPS1 promotes correct splicing by gathering varying splicing competent or enhancing complexes on the mRNA by making use of the distinct binding capacities of its domains.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Aufgrund der hohen Komplexität des Genoms unterliegen die Prozesse der Genexpression strikter Regulation, insbesondere in Säugetierzellen. Viele regulatorische Proteine haben die Funktion, die Produktion korrekter, reifer mRNAs sicherzustellen oder anderenfalls fehlerhafte Transkripte abzubauen. Ein Schlüsselfaktor während dieser Prozesse ist der Exon Junction Complex (EJC), der während des Spleißvorgangs in einer sequenz-unabhängigen Weise auf der mRNA platziert wird. Dies ermöglicht es dem EJC, eine Vielzahl von co- und posttranskriptionalen Prozessen zu koordinieren, darunter alternatives Spleißen, mRNA-Export und mRNA-Abbau über den Nonsense-mediated mRNA decay (NMD). Um dieses große Spektrum von regulatorischen Funktionen erfüllen zu können, fungiert der EJC als Binde-Plattform für diverse regulatorische Proteine und Komplexe, inklusive die Komponente des ASAP und PSAP Komplex RNPS1. Zuvor wurde dokumentiert, dass RNPS1 sowohl alternatives Spleißen regulieren kann als auch eine Funktion im NMD-Prozess hat. Die Analysen der differentiellen Genexpression (DGE) sowie der differentiellen Transkript-Verwendung (DTU) zeigten, dass RNPS1 eher einen milden Einfluss auf den Abbau spezifischer Transkripte durch den NMD hat, als dass es ein globaler oder essenzieller NMD-Faktor ist. Allerdings haben die Analysen des alternativen Spleißens bestätigt, dass RNPS1 ein wichtiger Regulator verschiedener Typen von alternativem Spleißen ist. Auf mechanistischer Ebene wurde mit Reportern für Intron Retention gezeigt, dass die Positionierung von RNPS1 an einer nachfolgenden Exon-Exon Verbindungsstelle das Spleißen eines vorangehenden Introns aktivieren kann und somit die Retention dieses Introns verhindert. Normalerweise benötigt RNPS1 die Interaktion mit den anderen Komponenten des ASAP- oder PSAP-Komplexes. Die einzelne Depletion der ASAP/PSAP-Komponenten ACIN1 oder PNN hatte allerdings geringen Einfluss auf alternatives Spleißen, was darauf hindeutet, dass die zwei Komplexe möglicherweise redundant fungieren können. Darüber hinaus deuten die Analysen zum alternativen Spleißen darauf hin, dass, entgegen den vorherigen Hypothesen, nicht nur die RNPS1 RRM Domäne, sondern auch der C-Terminus und die S-Domäne an der Regulation von Spleißvorgängen beteiligt sind. Interaktom-Analysen zeigten, dass RNPS1 mit einer großen Bandbreite weiterer Spleißregulatoren interagiert. In verschiedenen RNPS1 Deletions-mutanten interagierten diese Spleißfaktoren schwächer oder gar nicht mehr mit RNPS1. Letztendlich entsteht dadurch ein Bild, nachdem RNPS1 korrektes Spleißen unterstützt, indem es unter Zuhilfenahme der verschiedenen Bindungskapazitäten seiner Domänen unter-schiedliche Komplexe zur Verstärkung oder zur Aktivierung von Spleißen an die mRNA bindet. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Schlautmann, Lena Pia lena@schlautmanns.de orcid.org/0000-0001-7439-7723 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-648091
Date:	2023
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Alternative splicing English EJC UNSPECIFIED RNPS1 UNSPECIFIED
Date of oral exam:	11 January 2023
Referee:	Name Academic Title Gehring, Niels H. Prof. Dr. Hofmann, Kay Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/64809