Orientadores: Ana Carolina de Mattos Zeri, Nilson Ivo Tonin Zanchin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-14T05:56:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulianaFerreirade_D.pdf: 4266971 bytes, checksum: b6c93b83027283390194f44df501c5b2 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Proteínas da família SBOS (Shwachman-Bodian-Diamond Syndrome) ocorrem largamente na natureza e s.ão bastante conservadas, apresentando ortólogas em Archaea e eucariotos. Estudos de análises genômica e biofísica tem relacionado a SBOS com o metabolismo de RNA e biosíntese de ribossomos. O gene ortólogo da SBOS de Archaea está localizado em um operon conservado que contém genes do processamento de RNA; estudos de perfil de expressão gênica tem agrupado o gene da proteína SBOS de Saccharomyces cerevisiae, Sdo1p, com fatores do processamento de rRNA e estudos de análise proteômica identificaram a interação da proteína Sdo1p com fatores da biossíntese de ribossomos; ortólogas de planta contém um C-terminal estendido apresentando motivo de ligação a RNA. Mutações identificadas no gene SBDS tem sido relacionadas com a síndrome Shwachman-Oiamond (80S), uma doença caracterizada por insuficiência exócrina pancreática e disfunção na medula óssea, cujos pacientes apresentam grandes chances de desenvolver leucemia. SOS representa, portanto, um importante modelo para entender os processos envolvidos no desenvolvimento da leucemia. O objetivo principal desse trabalho consistiu na caracterização estrutural e funcional de proteínas da família SBOS. Foram realizados ensaios de cristalização com ortólogas ; da SBOS de Archaea, levedura, tripanossoma e humana. A SBOS de Pyrococcus abyssi foi cristalizada, porém os cristais difrataram a baixa resolução (3,50 A). A ' caracterização da SBOS ortóloga de Trypanosoma cruzi (TcSBOS) mostrou que esta, proteína contém uma região C-terminal estendida. Ensaios de proteólise limitada,' dicroismo circular e espectroscopia por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) indicaram que a região adicional da TcSBOS se comporta como um fragmento de proteína intrinsicamente desenovelado, responsável pela interação da TcSBOS com RNA, verificada por ensaios de Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA). Também foi realizada a determinação da estrutura da ortóloga humana (HsSBOS) em solução por espectroscopia de RMN. A proteína HsSBOS é composta de três domínios bem estruturados, apresentando mobilidade conformacional entre os domínios N-terminal e central. Experimentos de titulação de RNA, novamente utilizando-se RMN, possibilitaram a confirmação da interação direta da SBOS humana com RNA. A região de ligação ao RNA foi identificada no N-terminal da proteína, região bastante conservada na família e considerada o principal alvo das mutações relacionadas à doença SDS / Abstract: The Shwachman-Bodian-Oiamond syndrome (SBOS) protein family occurs widely in nature and is highly conserved, with orthologues in Archaea and eukaryotes. Genomic and biophysical studies have suggested involvement of this protein in RNA metabolism and in ribosome biogenesis. Archaeal SBOS orthologue genes are located within highly conserved operons that include RNA-processing genes; transcriptional profiling analysis has clustered the yeast ortholog protein Sdo 1 p with rRNA processing factors and proteomic analysis have identified potential interactions between Sd01 p and ribosome biogenesis factors; several plant SBOS orthologues contain extended C-terminal region with putative RNA binding motif. Mutations in the SBDS gene are associated to the Shwachman-Oiamond syndrome (SOS), arare multisystem disorder characterized by exocrine pancreatic insufficiency, bone marrow dysfunction, and an increased risk of acute myeloid leukemia. SOS therefore represents an extremely useful model for understanding leukaemogenesis. The objective of the present work was the structural and functional characterization of the SBOS protein family. SBOS orthologues from Archaea, yeast, trypanosomatid and human were assayed for crystallization. The Archaeal SBOS orthologue, PaUPF0023 in Pyrococcus abyssi, was crystallized, but the crystals 'diffracted to a relatively low resolution (3.50 A). Characterization of the Trypanosoma cruzi SBOS ortholog (TcSBOS) by using limited proteolysis, circular dichroism and NMR analyses indicated that the C-terminal additional region of TcSBOS behaves as a natively unfolded protein segment, responsible for TcSBOS-RNA interaction activity in electrophoretic mobility shift assays. We have also determined the solution structure and backbone dynamics of the human SBOS protein using NMR spectroscopy. The overall structure of human SBOS comprises three well-folded domains with conformational exchange in the linker between the N-terminal and the central domains. RNA titration experiments using NMR spectroscopy provide evidence that human SBOS interacts with RNA via the N-terminal domain, a conserved region in the SBOS family and the most frequent target for SOSassociated mutations / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Nilson Ivo Tonin Zanchin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coltri_PatriciaPereira_D.pdf: 4564852 bytes, checksum: f11b831da981a8969c20f8f03ae8c617 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A síntese de ribossomos é um processo conservado em eucariotos e se inicia com a transcrição dos rRNAs no nucléolo. Mais de 170 fatores atuam de forma transitória no processamento dos precursores para gerar os rRNAs maduros que formarão as subunidades ribossomais no citoplasma. Entre as proteínas envolvidas na síntese de ribossomos está a Nip7p, uma proteína nucleolar de 21 kDa associada ao complexo pré-60S em Saccharomyces cerevisiae. Nip7p é conservada e possui ortólogas em eucariotos e em Archaea. A análise da seqüência primária revela a presença de um domínio conservado na região C-terminal, denominado PUA, encontrado em diversas proteínas associadas a modificações no RNA. Neste trabalho, foram realizadas análises estruturais e funcionais com o objetivo de investigar a função molecular da proteína Nip7 no processamento e modificação do rRNA. A estrutura tri-dimensional de PaNip7, ortóloga de Nip7p em Pyrococcus abyssi foi resolvida por difração de raios-X até 1,8Å de resolução, utilizando o método SIRAS. Comparação estrutural seguida por ensaios in vitro confirmaram o envolvimento do domínio PUA na interação com RNA. Além disso, tanto Nip7p como suas ortólogas PaNip7 e HsNip7 interagem com seqüências ricas em uridina, indicando que atuam de forma semelhante no processamento do rRNA. Essa preferência por uridina pode ainda explicar a afinidade da proteína Nip7p de S. cerevisiae pelo RNA da região ITS2, conforme observado em ensaios de interação utilizando UV-crosslinking. De fato, uma análise funcional realizada por primer extension comprovou que ocorre um bloqueio no processamento da região espaçadora ITS2 na ausência de Nip7p. Nip7p interage com várias proteínas do complexo pré-60S, entre as quais Nop8p e Nop53p, ambas associadas ao processamento do pré-27S. Embora os ensaios de co-purificação tenham confirmado a interação com as proteínas do complexo H/ACA box, deficiência em Nip7p não afeta a pseudo-uridinilação do rRNA. O duplo-híbrido realizado com a ortóloga humana de Nip7p, HsNip7, revelou interações com FTSJ3 e com a proteína SUMO-2. A interação direta de HsNip7 com estas proteínas foi confirmada por ensaios in vitro. HsNip7 e FTSJ3 colocalizaram na região nucleolar de células HEK293. FTSJ3 é uma proteína não caracterizada que possui o domínio FtsJ, descrito inicialmente para rRNA metiltransferases de procariotos. Além disso, FTSJ3 apresenta similaridade de sequência à proteína Spb1p de levedura, cuja função na metilação do rRNA 25S na posição Gm2922 já foi estabelecida. Embora a Nip7p não interaja com a Spb1p, estes dados indicam que FTSJ3 deve ser a ortóloga humana da Spb1p. As proteínas SUMO estão envolvidas na modificação pós-traducional (sumoylation) que regula a localização subcelular de proteínas. Em levedura, a provável ortóloga de SUMO, Smt3p, foi descrita na partícula pré-60S, portanto a interação HsNip7-SUMO-2 pode ser específica. Estes dados sugerem que as proteínas atuem no mesmo complexo da formação da subunidade 60S também em células humanas / Abstract: Ribosome biogenesis is conserved throughout eukaryotes and takes place in the nucleolus, a specialized nuclear compartment where the rRNA precursors are transcribed. More than 170 trans-acting factors coordinately interact to generate the mature rRNAs. Among the proteins identified in the pre-60S particle in Saccharomyces cerevisiae is Nip7p. Highly conserved Nip7p orthologues are found in all eukaryotes and Archaea. The analysis of Nip7p sequence reveals a conserved C-terminal domain named PUA, also found in a number of RNA-interacting proteins. In this work, we performed structural and functional analysis to investigate Nip7p molecular role on rRNA processing and modification. The structure of Pyrococcus abyssi Nip7p ortholog, PaNip7, was solved using X-ray diffraction data to 1,8Å resolution. Structural analysis followed by in vitro assays confirmed the involvement of PUA domain in RNA interaction. S. cerevisiae Nip7p and its archaeal and human counterparts show preference for binding uridine-rich sequences, indicating conserved functional features among the orthologues. The preference for uridine can explain the higher affinity of S. cerevisiae Nip7p for ITS2 sequence, as observed by UV-crosslinking assays. Consistently, functional analysis revealed pre-rRNA processing in the ITS2 region is seriously impaired. Yeast two-hybrid analysis confirmed by pull down assays revealed Nip7p interacts with Nop8p and Nop53p, two nucleolar proteins involved in pre-27S processing and components of pre-60S particle. Although yeast two-hybrid and pull down assays indicated that Nip7p interacts with H/ACA box core proteins, pseudouridylation is not affected under conditions of Nip7p depletion. In addition, yeast two-hybrid analysis confirmed by GST-pull down revealed HsNip7 interaction with FTSJ3 and SUMO-2. Both HsNip7 and FTSJ3 showed nucleolar subcellular localization in HEK293 cells. FTSJ3 is an uncharacterized protein containing the FtsJ domain, initially described in prokaryotic rRNA methyl-transferases. FTSJ3 shows sequence similarity to yeast Spb1p, an rRNA methyl-transferase involved in methylation of Gm2922, indicating that FTSJ3 may be the human orthologue of Spb1p. Sumoylation is a post-transcriptional covalent modification involved in regulation of protein subcellular localization. Putative yeast orthologues of SUMO, such as Smt3p, have been described in the pre-60S ribosomal particle, suggesting that SUMO-2 might play a specific role in 60S subunit biogenesis / Doutorado / Genetica Animal e Evolução / Doutor em Genetica e Biologia Molecular