Potranskrypcyjna regulacja ekspresji genu CELF1 - wpływ na patomechanizm dystrofii miotonicznej

Wydział Biologii: Instytut Biologii Molekularnej i Biotechnologii

Dystrofia miotoniczna (DM) jest najczęstszą postacią dystrofii mięśniowej wśród osób dorosłych. Toksyczny RNA powstający w tej chorobie zaburza aktywność białek MBNL i CELF w DM typu 1 lub wyłącznie MBNL w DM typu 2. Funkcjami MBNL i CELF1 jest regulacja alternatywnego splicingu. Jedyną ze znanych przyczyn zwiększonego poziomu CELF1 w DM1 jest jego hiperfosforylacja. W pracy doktorskiej zostało wykazane, że w mięśniach DM oraz w tkankach w czasie ontogenezy dochodzi do regulacji alternatywnego splicingu regionów 5’ i 3’UTR CELF1. Zmiany te oraz analiza splicingu eksonów zależnych od CELF1 w mięśniach DM1 i DM2 sugerują, że podwyższona aktywność CELF1 w DM może być skutkiem alternatywnego splicingu 5’UTR CELF1 promującego translację aktywniejszej izoformy CELF1. Poziomy izoform 5’ i 3’UTR CELF1 są zależne od czynników MBNL i CELF. Izoformy 5’UTR CELF1 nie wpływają na wydajność translacji, ale mogą wpływać na jakość powstającego białka. Z mięśniowo-specyficznego eksonu alternatywnego rozpoczyna się synteza dłuższego białka CELF1, które wykazało niższą wydajność w regulacji alternatywnego splicingu. Funkcjonalny niedobór MBNL w DM może sprzyjać potranskrypcyjnym modyfikacją CELF1 promującym powstawanie aktywniejszej izoformy białka CELF1. Opisana potranskrypcyjna regulacja ekspresji genu CELF1 uzupełnia wcześniej poznaną potranslacyjną modyfikację produktu tego genu w DM1 i tłumaczy wzrost aktywności CELF1 w DM2. Wiedza o zmienności regionów UTR mRNA CELF1 może przyczynić się do opracowania i poszerzenia metod terapeutycznych DM ukierunkowanych na obniżenie poziomu i aktywności CELF1.

Myotonic dystrophy (DM) is the most common form of muscular dystrophy in adults. Toxic RNAs produced in this disease disrupt the activity of MBNL and CELF proteins in DM1 or just MBNL in DM2. These proteins are responsible for the regulation of pre-mRNA alternative splicing. The best known cause of increased CELF1 stability and level in DM1 is hyperphosphorylation. We showed that the alternative splicing of CELF1 5’UTR and 3’UTR is regulated in DM skeletal muscles and during tissue development. These changes and the missplicing of CELF-dependent exons in DM1 and DM2 skeletal muscles suggest, that CELF1 upregulated activity might be caused by the alternative splicing of CELF1 5’UTR which promotes the translation of more active CELF1 protein isoform. Levels of CELF1 5’ and 3’UTRs are MBNL and CELF dependent. CELF1 5’UTR isoforms influence translation quality but not translation efficiency. The translation of longer CELF1 protein starts from a skeletal muscle-specific alternative exon. This CELF1 isoform showed weaker splicing activity. The function inaccessibility of MBNL in DM may favour the posttranscriptional modifications of CELF1 which promote the production of more active CELF1 protein isoform. The posttranslational modification of CELF1 protein in DM1 was previously well known but I complemented this knowledge with the posttranscriptional regulation of CELF1 gene expression which explains the disruptions of CELF1 activity in DM2. Knowledge about CELF1 mRNA UTRs regions variability can help create and develop the strategies of DM therapy aimed at reducing CELF1 level and activity.