Estudio de isoformas del gen SUS1 en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

[EN] The main objective of this project is the study and characterization of different isoforms of the SUS1 gene in Saccharomyces cerevisiae. Elimination of introns in eukaryotes is a co/post transcriptional process which occurs in the nucleus of eukaryotic cells, by means of which sequences called ¿introns¿ are removed from a molecule of messenger RNA (mRNA), while the ¿exons¿, which code for proteins, are kept in the molecule. This process of splicing is strongly regulated, being one of the main mechanisms that play an important role in gene expression regulation and protein diversity. Furthermore, there is a process called ¿alternative splicing¿, which taking advantage of combining the different exonic and intronic sequences of a gene, allows the production of different proteins from a single gene. In particular during the development of this project, SUS1 gene will be studied, whose protein is involved at different steps of the gene expression pathway. Sus1 is necessary for histone H2B deubiquitination, mRNA export and gene gating, being part of the protein complexes SAGA and TREX-2 respectively. Moreover, interesting observations also suggest a link with the cytoplasmatic mRNP fate, being related to structures called P-bodies. However, the main feature of said gene is the fact that it has two introns, since just 5% of the total of genes of S. cerevisiae present introns, of which less than 2% have the two that can be found in SUS1 gene. It also worth noting that secondary structure plays a very important role in splicing regulation. Besides, by means of a transcriptomic analysis of this organism, a circular variant of the RNA of the second exon of SUS1 has been found (cE2RNA), being its function still unknown. This project will try to characterize this circular RNA molecule (cE2RNA) and study its possible biological function. In order to address this, these main goals will be undertaken: 1- The confirmation of the circular RNA (cE2RNA). 2- A strain containing a mutated sequence of exon 2 of SUS1 will be obtained (cE2mutRNA) so as to check its effect on the formation of the circular RNA and the implications that this change in the sequence might have in the functions of Sus1 protein (growth, histone ubiquitination, intron retention and mRNA localization). 3- The intronic sequences of SUS1 will be eliminated to check their implication in forming the circular RNA (cE2RNA). 4- An overexpression of circular RNA (both normal and mutated sequence) will be induced to check effects on the phenotype. With these studies, we aim to achieve a better comprehension of the importance of the secondary structure of the RNA as well as the function of Sus1 in gene expression.

[ES] El objetivo principal del presente proyecto es el estudio y caracterización de diferentes isoformas del gen SUS1 en la levadura Saccharomyces cerevisiae. La eliminación de los intrones es un proceso co/post-transcripcional que ocurre en el núcleo de las células eucariotas, mediante el cual se eliminan de la molécula de ARN mensajero (ARNm) unas secuencias denominadas ¿intrones¿, manteniéndose los ¿exones¿ que son codificantes en la molécula. Este es un proceso de splicing está fuertemente regulado, siendo uno de los mecanismos implicados en la regulación de la expresión génica y en la diversidad de proteínas. Además, existe un proceso denominado ¿splicing alternativo¿, mediante el cual, al combinarse los distintos exones e intrones de un mismo gen, pueden generarse múltiples proteínas diferentes a partir de un único gen. Concretamente, durante el desarrollo de este proyecto, se estudiará el gen SUS1, cuya proteína está implicada en diferentes pasos de la ruta de expresión génica. Sus1 es necesaria para la desubicuitinación de la histona H2B, el exporte de ARN mensajeros y el acercamiento de los genes hacia el complejo del poro nuclear, siendo parte de los complejos proteicos SAGA y TREX-2 respectivamente. Además, observaciones sugieren un vínculo con el destino de las ribonucleoporteínas mensajeras (mRNP) en el citoplasma, estando relacionada con unas estructuras denominadas cuerpos-P. No obstante, la principal característica de este gen es que presenta dos intrones, pues solamente el 5% de los genes de S. cerevisiae presenta algún intrón, y de éstos menos del 2% presentan los dos que se pueden encontrar en SUS1. Es importante también remarcar que la estructura secundaria de éstos juega un papel muy importante en la regulación del splicing. Además, mediante análisis transcriptómico de este organismo, se ha podido localizar la presencia de una variante circular del ARN del segundo exón de SUS1 (cE2ARN), pero su función es hasta el momento desconocida. En este proyecto, se tratará de caracterizar la molécula del ARN circular (cE2ARN) y estudiar su posible función biológica. Para conseguir esto, se tratará de llevar a cabo los siguientes objetivos: 1- Confirmación del ARN circular (cE2ARN). 2- Se obtendrá una cepa con la secuencia del segundo exón de SUS1 mutada para ver su efecto en la formación del ARN circular y, comprobar las implicaciones que este cambio en la secuencia puede tener en diferentes funciones de la proteína Sus1 (crecimiento, ubicuitinización de histonas, retención de intrones y localización de ARNm). 3- Se eliminarán las secuencias intrónicas de SUS1 para comprobar su implicación en la formación del ARN circular (cE2ARN). 4- Se inducirá la sobreexpresión del ARN circular, tanto secuencia original como mutada, para comprobar posibles efectos en el fenotipo. Mediante estos estudios, se pretende lograr una mayor comprensión de la importancia de la estructura secundaria del ARN así como la función de Sus1 en la expresión génica.