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The effects of UV irradiation on alternative splicing in Arabidopsis thaliana and Physcomitrella patens
Armin Fuchs
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Andrea Barta
DOI
10.25365/thesis.16816
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30501.66462.116469-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Alternatives Spleissen ist ein wichtiger Mechanismus zur Feinregulation der Genexpression und Erweiterung der Transkriptomkomplexität in den meisten eukaryotischen Organismen. Eine Vielzahl an cis- und trans-agierenden Faktoren ist notwendig um das Spleissosom bei Bedarf korrekt zu schwächeren Spleissstellen zu dirigieren. Die wohlbekannte Familie der SR Proteine spielt eine bedeutende Rolle während der Spleissstellenselektion und dem Aufbau des Spleissosoms. Frühere Studien haben gezeigt, dass SR Proteine während Stresssituationen einen umfangreichen Einfluss auf alternatives Spleissen von nachgeschalteten Genen haben. Darüber hinaus wurde demonstriert, dass SR prä-mRNAs selber alternativ gespleisst werden, teils sogar unter der Regulation von SR Proteinen, was wiederum auf ein komplexes und verstricktes Netzwerk hindeutet, welches es einem Organismus erlaubt schnell auf umweltbedingte Stimuli zu reagieren. In dieser Arbeit zeigen wir, dass SR prä-mRNAs in Arabidopsis thaliana und Physcomitrella patens unter dem Einfluss von UV-C Bestrahlung alternativ gespleisst werden. Zusätzlich zur UV-C Strahlung haben wir A.thaliana Zellsuspensionskulturen simultan einem weiteren Stressfaktor ausgesetzt, nämlich dem Hungern. Als Resultat demonstrieren wir spezifische Spleiss- und Regulationsereignisse, welche durch die Kombination dieser Stressfaktoren ausgelöst wurden. Interessanterweise unterscheidet sich hierbei die Regulation von orthologen SR prä-mRNAs in der Blütenpflanze A.thaliana und dem Moos P.patens, was auf divergierende Adaptionen auf wechselnde evolutionäre Selektionsdrücke über Millionen von Jahren hinweist. Des Weiteren zeigen wir, dass Spleissen von DNA Reparatur prä-mRNAs in A.thaliana und P.patens teilweise von SR Proteinen reguliert wird. Frühere Studien haben gezeigt, dass ein Abdrosseln oder Pausieren der RNA Polymerase II zu einer Steigerung von alternativem Spleissen führen kann, hauptsächlich durch die frühere Verfügbarkeit von schwachen 3' Spleissstellen bevor stärkere Spleissstellen transkribiert und dadurch für das Spleissosom verfügbar sind. In dieser Arbeit versuchen wir eine mögliche Verbindung zwischen alternativem Spleissen und dem Transkriptionsprozess der gedrosselten RNA Polymerase II während UV-C
induziertem DNA Schaden in Pflanzen zu identifizieren. Zu guter Letzt nutzen wir
künstliche Mikro-RNAs um die Expression von spezifischen SR Genen in A.thaliana
effektiv zu unterdrücken, wodurch zukünftige Studien ermöglicht werden, welche
dieses komplexe regulatorische Netzwerk weiter analysieren können.
Abstract
(Englisch)
Alternative splicing is a powerful mechanism to fine tune gene expression and signif-
cantly increase transcriptome complexity of most eukaryotic organisms. A plenitude
of cis- and trans-acting factors are necessary to appropriately redirect the spliceosome to weaker splice sites in times of need. The well known family of SR proteins plays a considerable part during splice site selection and spliceosome assembly. Previous studies have demonstrated that SR proteins extensively influence alternative splicing of downstream genes during stress conditions. Furthermore, it has been shown that SR pre-mRNAs themselves undergo alternative splicing, which in turn is partially regulated by SR proteins, therefore giving rise to a complex network that enables an organism to quickly react to environmental stimuli. Here we show that SR pre-mRNAS in Arabidopsis thaliana and Physcomitrella patens experience extensive alternative splicing events upon UV-C treatment. In addition to UV-C radiation, we simultaneously subjected A.thaliana cell suspension cultures to starvation as an additional stress factor. As a result, we show that unique splicing and regulatory events arise upon combination of these potent stresses. Interestingly, regulation of orthologous SR pre-mRNAs partially differs between the flowering plant A.thaliana and the ancient moss P.patens, which implicates diverging adaptations to changing evolutionary pressures over millions of years. Furthermore, we demonstrate that splicing of specific DNA-repair pre-mRNAs in A.thaliana and P.patens is partially regulated by SR proteins. Previous studies have been able to show that slowing down or pausing of the Pol II possibly increases alternative splicing rates due to the exclusive presence of weak 3' splice sites before stronger ones can be transcribed and become available to the spliceosome. Here we try to uncover a possible connection between alternative splicing and the transcription process of the stalled RNA polymerase II during UV-C induced DNA damage in plants. Last but not least, we make use of artificial microRNAs to effectively knock down specific SR genes in A.thaliana, which will enable follow-up studies that further analyse this complex regulatory network.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Alternative splicing UV Arabidopsis thaliana Physcomitrella patens SR proteins DNA repair mechanisms RNA polymerase II
Schlagwörter
(Deutsch)
Alternatives Spleißen UV Arabidopsis thaliana Physcomitrella patens SR Proteine DNA Reparatur RNA Polymerase II
Autor*innen
Armin Fuchs
Haupttitel (Englisch)
The effects of UV irradiation on alternative splicing in Arabidopsis thaliana and Physcomitrella patens
Paralleltitel (Deutsch)
Die Effekte von UV Bestrahlung auf alternatives Spleißen in Arabidopsis thaliana und Physcomitrella patens
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
168 S. : Ill., graph, Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Andrea Barta
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09427410
Utheses ID
15070
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |