Eine neue Studie unter der Leitung von Nicolás Bologna, einem CSIC-Forscher am Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG), beleuchtet die entscheidende Rolle der N-terminalen Verlängerung (NTE) von AGO-Proteinen und bietet neue Einblicke in RNA-assoziierte Genregulationsmechanismen.
Das AGO1-Protein, kurz für ARGONAUTE1, ist entscheidend für die posttranskriptionelle Gen-Stilllegung, ein Schlüsselprozess, der die Genexpression steuert, die von kleinen RNAs (sRNAs) gesteuert wird. AGO1 ist für alle Pflanzenarten unverzichtbar, lädt sRNAs und reguliert die Expression von Ziel-mRNAs und orchestriert so entscheidende Prozesse während der Pflanzenentwicklung und als Reaktion auf biotische und abiotische Belastungen.
Das Pflanzenmodell Arabidopsis thaliana kodiert zehn AGO-Proteine, die an verschiedenen Gen-Silencing-Prozessen beteiligt sind. Während die meisten ihrer Aminosäuresequenzen konserviert sind, variieren ihre NTEs in Länge und Aminosäurezusammensetzung. Diese Variabilität inspirierte die CRAG-Forscher zu der Hypothese, dass die NTE der genregulatorischen Funktion des AGO-Proteins Spezifität verleiht.
„Die Forschung zu AGO1 hat sich bisher hauptsächlich auf die konservierten Domänen konzentriert; sein NTE hat jedoch in jüngster Zeit aufgrund seiner vielfältigen regulatorischen Funktionen, einschließlich der subzellulären Lokalisierung und der Beladung kleiner RNA, Aufmerksamkeit erregt“, erklärten Andrea Martín-Merchán und Antonela Lavatelli, Co-Autoren der Studie.
In dieser Studie, veröffentlicht im Nukleinsäureforschung In der Zeitschrift „The Spectroscopy“ haben CRAG-Forscher eine neue Funktion des AGO1 NTE entdeckt. Sie entdeckten, dass diese Region mit dem Protein PRMT5 interagiert, das die symmetrische Arginindimethylierung (sDMA) an bestimmten Resten des AGO1 NTE katalysiert. Ihre Ergebnisse zeigten, dass sDMA die Funktionalität von AGO1 beeinflusst, indem es die Beladung einer Teilmenge von sRNAs verändert und das Interaktom des AGO1 NTE neu formt.
Darüber hinaus ging die Studie über AGO1 hinaus und ergab, dass die symmetrische Arginindimethylierung von NTEs ein gemeinsamer Prozess bei verschiedenen AGO-Proteinen in Arabidopsis ist, darunter AGO2, AGO3 und AGO5. Diese umfassende Analyse unterstreicht die Bedeutung posttranslationaler Modifikationen bei der Feinabstimmung der RNA-assoziierten Genregulation in Pflanzen.
Durch die Aufklärung der Rolle der Argininmethylierung in AGO-Proteinen und ihrer Auswirkungen auf kleine RNA-gesteuerte Mechanismen verbessert diese Forschung unser Verständnis der Genexpression in Pflanzen.
Diese Studie ebnet den Weg für zukünftige Studien zur Erforschung der regulatorischen Funktionen von NTEs in AGO-Proteinen. Darüber hinaus wird das Verständnis der physiologischen Rolle dieser Veränderungen im Pflanzeninteraktom das Wissen über Gen-Silencing-Mechanismen während der Pflanzenentwicklung und als Reaktion auf Stressbedingungen vertiefen.
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Andrea Martín-Merchán et al., Arabidopsis AGO1 N-terminale Verlängerung fungiert als wesentlicher Knotenpunkt für PRMT5-Interaktion und posttranslationale Modifikationen, Nukleinsäureforschung (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae387
Zur Verfügung gestellt vom Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG)