Characterization of target RNAs of the tumor suppressor protein Pdcd4
Final Report Abstract
Pdcd4 ist ein hoch-konserviertes RNA-Bindungsprotein, das die Translation spezifischer mRNAs reprimiert und an der Entstehung verschiedener Tumoren beteiligt ist. Viele Fragen zur Funktion von Pdcd4 sind noch ungeklärt weil bisher nur wenige mRNAs als translationelle Targets für Pdcd4 bekannt sind. Die bisherigen Arbeiten sprechen dafür dass Pdcd4 die Translation sowohl auf der Ebene der Initiation als auch der Elongation der Translation beeinflusst und dass Sekundärstrukturen am 5’-Ende der RNAs (5’-UTRs), Interaktionen von Pdcd4 mit dem Translationsinitiationsfaktor eIF4A und Pdcd4-RNA-Interaktionen hierbei eine Rolle spielen. Das Ziel des Projekts war es, durch Ribosomen Profiling einen Transkriptomweiten Einblick in die Rolle von Pdcd4 als Translationsregulator zu erhalten. Pdcd4 Knockdown in immortalisierten RPE-hTERT Retinaepithelzellen führte zu verringerter und verstärkter Expression von jeweils vielen RNAs, wobei die nach Pdcd4 Knockdown schwächer exprimierten RNA mit Funktionen im Zellzyklus und der DNA-Replikation involviert waren, während verstärkt exprimierte RNAs mit der Organisation der extrazellulären Matrix und der Zelladhäsion assoziiert waren. Das Ribosomenprofiling zeigte, dass die Translation der meisten RNA durch den Pdcd4 Knockdown nicht verändert war. Anhand stringenter Kriteren konnen jedoch RNAs identifziert werden, die nach Pdcd4 Knockdown stärkor oder schwächer translatiert wurden. Die 5’-UTRs der in Abwesenheit von Pdcd4 verstärkt translatierten RNAs waren im Mittel stärker strukturiert als die 5’-UTRs der schwächer translatierten RNAs. Dies lässt vermuten, dass viele der translationell regulierten RNA durch Pdcd4 auf der Translationsinitiation reguliert werden. Überraschend war, dass wir auch in Abwesenheit von Pdcd4 schwächer translatierte RNAs gefunden haben, d,h, dass Pdcd4 für deren Translation notwendig ist. Insgesamt eröffnet die Identifikation einer größeren Zahl von translationell regulierten Pdcd4 Ziel RNAs eine Vielzahl von neuen Ansatzpunkten, die Funktion von Pdcd4 bei der Translation weiter zu untersuchen. Ausgehend von der Beobachtung, dass viele der nach Knockdown von Pdcd4 schwächer exprimierten RNA in Zellzyklusfunktionen invoviert sind, haben wir ferner nachgewiesen, dass Pdcd4 Knockdown in RPE-hTERT Zellen zu einem Block des Zellzyklus an der G1/S-Phasengrenze führt. Dies spricht für eine Rolle von Pdcd4 im sogenannten G1/S-Zellzykluskontrollpunkt. Wir konnten zeigen, dass Pdcd4 die Aktivierung von p21WAF1/CIP1 durch den Tumorsuppressor p53 hemmt. Dies deutet auf eine neue bisher nicht bekannte Funktion von Pdcd4 bei der Steuerung des Zellzyklus.
Publications
- 2020. PDCD4 controls the G1/S-phase transition in a telomeraseimmortalized epithelial cell lineand affects the expression level and translation of multiple mRNAs. Scientific Reports 10: 2758
Haas A, Nilges BS, Leidel SA, Klempnauer K-H
(See online at https://doi.org/10.1038/s41598-020-59678-w)
