mRNA biogenesis in the eukaryotic cell


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2013
End date: 31/12/2016
Funding: 2550000 SEK


Description

Alla celler i en organism innehåller likadan arvsmassa, men beroende på vilken uppgift cellen har använder den olika delar av arvsmassan (olika gener). I våra celler finns arvmassan förpackat i kromatin vilket består av långa DNA molekyler som är lindade två varv runt små proteinkomplex. Cellen kan reglera hur hårt DNAt och proteinerna binder till varandra, vilket är av avgörande betydelse för DNAts aktivitet. En gen, dvs ett arvsanlag, är en del av en DNA-molekyl och dirigerar tillverkningen av ett protein. Proteinerna deltar i cellernas alla livsprocesser. Gener som är förpackade i kompakt kromatin är inaktiva och kan inte användas. När cellen får signaler för att aktivera en viss gen, dvs för att genen skall uttryckas, måste kromatinstrukturen vid genen "öppnas upp" så att DNAt blir mer tillgängligt. Därefter blir genen som ska användas kopierad till en budbärar RNA-molekyl (mRNA). Denna molekyl binder olika typer av mRNA-bindande proteiner och bildar då så kallade ribonukleoprotein komplex (mRNP-komplex). mRNP-komplexet genomgår flera mognadsprocesser i cellkärnan och transporteras sedan till cytoplasman där mRNA molekylen används som mall för tillverkningen av ett protein. Hela den här processen kallas för ?genexpression?. De olika stegen i genexpressionen utförs av olika molekylära ?maskiner? som ofta samarbetar och samordnar sina funktioner. Dessa steg har studerats ingående och man har relativt bra kunskap om vilka molekyler som deltar i processerna och hur dessa molekyler fungerar i provrör. Det är nu viktigt att kunna förstå hur de molekylära maskinerna fungerar i de levande cellerna. Samordningen mellan de olika processerna har stor betydelse för regleringen av de komplexa genetiska program som styr organismens utveckling och fysiologi. I vårt arbete undersöker vi hur mRNP bildas och vi är särskilt intresserade av att förstå hur mRNP mognaden regleras i cellerna. Regleringen av mRNP mognaden är mycket relevant i komplexa organismer, såsom människan, där ett och samma mRNP kan mogna på flera alternativa sätt för att ge upphov till flera olika proteiner med specifika funktioner. Tack vare sådana alternativa mognadsmöjligheter kan relativt få gener i arvsmassan styra syntesen av ett stort antal proteiner. mRNP mognad kan regleras på många olika sätt. En regulatorisk mekanism som är relativt väl studerat bygger på regulatoriska proteiner som binder till mRNP-komplex och påverkar dess mognad. Senare forskning antyder att även den lokala kromatinstrukturen vid varje gen kan påverka mRNP mognaden. I tidigare studier har vi visat att SWI/SNF, ett proteinkomplex vars huvudfunktion är att modifiera kromatinstrukturen, även reglerar mRNP mognaden hos några gener. Vi önskar nu fortsätta vårt arbete med att studera de molekylära mekanismer genom vilka SWI/SNF reglerar alternativa mognadsreaktioner. Vi avser även att bestämma om andra kromatin faktorer också har förmåga att påverka mRNP mognaden. För våra studier använder vi två modellorganismer som ger oss olika tekniska möjligheter och som kompletterar varandra. Den ena, fjädermyggan Chironomus tentans, ger oss möjlighet att studera tillverkningen av en specifik typ av mRNP-komplex med hjälp av elektronmikroskopet. Då kan vi, genom att använda specifika markörer, kartlägga interaktioner mellan mRNA-bindande proteiner och mRNP-komplex på plats i cellen. Den andra, bananflugan Drosophila melanogaster, använder vi när vi behöver påverka funktionen av kromatin faktorer eller mRNA-bindande proteiner, eller utföra analyser på genomisk nivå. Jämförande analyser hos olika arter har visat att de flesta grundläggande processer som bidrar till genexpressionen är gemensamma, och således är valet av modellorganism ett praktiskt sätt att underlätta forskningsarbetet. Den viktigaste betydelsen av våra resultat är den ökade förståelsen för hur genexpressionen regleras, vilket kommer att bidra till kunskap om hur arvsmassans information används i våra celler.

Last updated on 2017-31-03 at 12:58