Identification of novel base methyltransferases of the 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae

  • RNA modifications are present in all three kingdoms of life and detected in all classes of cellular RNAs. RNA modifications are diverse, with more than 100 types of chemical modifications identified to date. These chemical modifications expand the topological repertoire of RNAs and are expected to fine-tune their functions. Ribosomal RNA (rRNA) contains two types of covalent modifications, either methylation on the sugar (Nm) or bases (mN), or base isomerization (conversion of uridine into pseudouridines, "). Pseudouridylations and ribose methylations are catalyzed by site-specific H/ACA and C/D box snoRNPs, respectively. The RNA component (snoRNA) of both types of snoRNPs is responsible for the site selection by base pairing with the rRNA substrate, whereas the protein component catalyzes the modification reaction: Nop1 in C/D box and Cbf5 in H/ACA box snoRNPs. Contrastingly, base methylations are performed by snoRNA independent, ‘protein-only’, methyltransferases (MTases). rRNA modifications occur at highly conserved positions, all clustering around functional ribosomal sites. Mutations in factors involved in rRNA modification have been linked to severe human diseases (e.g. X-linked Dyskeratosis congenita). Emerging evidences indicate that heterogeneity in RNA modification prevails, i.e. not all positions are modified at all time, and the concept of ‘specialized ribosomes’ has been coined. rRNA modification heterogeneity has been correlated with disease etiology (cancer), and shown to play a role in cell differentiation(hematopoiesis). Remarkably, alteration in rRNA modification patterns profoundly affects the preference of ribosomes for cap- versus IRESdependent translation initiation, with major consequences on cell physiology.
  • Die chemische Modifikation von RNA-Molekülen findet in allen drei Domänen des Lebens statt und beschränkt sich nicht nur auf eine Gruppe bestimmter RNAs, sondern wird an allen Klassen der zellulären RNAs durchgeführt. Obwohl bis heute bereits mehr als 100 verschiedene Modifikationstypen identifiziert werden konnten, ist die funktionelle Bedeutung dieser vielfältigen chemischen Veränderungen für die jeweiligen RNA-Moleküle noch nicht abschließend geklärt. Durch das Einfügen einer neuen chemischen Gruppe erweitert sich das topologische Potential der RNA, weshalb davon ausgegangen wird, dass die Modifikationen zur Feinsteuerung der mit der betreffenden RNA verbunden Funktion beitragen. Eine Veränderung im Modifikationsmuster kann daher zu schwerwiegenden funktionellen Defekten führen. Die Ausprägung eines Krankheitsbildes im Menschen (X-linked Dyskeratosis congenita) kann zum Beispiel in Zusammenhang mit Mutationen in Modifikationsfaktoren der ribosomalen RNAs (rRNA) gebracht werden. Die Untersuchung der Bedeutung von rRNA Modifikationen für die Funktion und die Biogenese von Ribosomen ist Gegenstand zahlreicher aktueller Arbeiten. Interessanterweise befinden sich die meisten chemischen Veränderungen der rRNAs an funktionell wichtigen Stellen, die in allen bisher untersuchten Organismen stark konserviert sind. Es wird daher davon ausgegangen, dass sie einen wichtigen Anteil an der korrekten Durchführung des Translationsprozesses haben. Die Steuerung der cap- bzw. IRESabhängigen Translationsinitiation, die von alternierenden rRNA Modifikationsmustern beeinflusst wird, kann hierfür als gutes Beispiel aufgeführt werden. Neuere Untersuchungen weisen zudem darauf hin, dass nicht alle Modifikationsstellen zu jedem Zeitpunkt des Lebenszyklus modifiziert vorliegen, sondern eine Heterogenität bei der rRNA Modifikation beobachtet werden kann. Dadurch ist es denkbar, dass unterschiedliche Heterogenitätszustände mit unterschiedlichen funktionellen Anforderungen an das Ribosom korrelieren (spezialisierte Ribosomen). Das Phänomen der Heterogenität kann aber auch mit krankhaften Veränderungen der Zellphysiologie in Zusammenhang gebracht werden (z.B. Entstehung von Krebs). In den hier aufgeführten Beispielen wird somit die Bedeutung von rRNA Modifikationen für die Funktion von Ribosomen deutlich, weshalb das Verständnis der damit verbundenen komplexen Prozesse von großem Interesse ist.

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Metadaten
Author:Sunny Sharma
URN:urn:nbn:de:hebis:30:3-354977
Publisher:Univ.-Bibliothek
Place of publication:Frankfurt am Main
Referee:Karl-Dieter Entain, Jens WöhnertORCiDGND, Heinz Dieter OsiewaczORCiDGND, Micheala Müller-McNicollORCiD
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2014/11/20
Year of first Publication:2014
Publishing Institution:Universitätsbibliothek Johann Christian Senckenberg
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Universität
Date of final exam:2014/08/12
Release Date:2014/11/20
Page Number:198
First Page:V
Last Page:195
HeBIS-PPN:350112703
Institutes:Biowissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 57 Biowissenschaften; Biologie / 570 Biowissenschaften; Biologie
Sammlungen:Universitätspublikationen
Sammlung Biologie / Biologische Hochschulschriften (Goethe-Universität)
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht