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MS2 virus and the RNA/protein complementarity hypothesis

Florian Pötsch

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Molekulare Biologie

Betreuer*in

Bojan Zagrovic

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DOI

10.25365/thesis.55287

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-21479.40128.515874-2

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Trotz der enormen Bedeutung von RNA-Protein Interaktionen bleibt unser Verständnis dieser jedoch unvollständig. Im Detail betrifft dies vor allem Interaktionen von Protein codierenden mRNA Sequenzen. Diesbezüglich jedoch haben wissenschaftliche Arbeiten, auf diesem Gebiet, die Komplementäre Verwandtschaft von mRNA codierenden Sequenzen zu Nukleobasen Affnitätsprofilen von deren codierenden Protein Sequenzen nachgewiesen. Dieses wurde als Grundlage genommen für die Vermutung, dass mRNAs und die Proteine für die diese codieren in einer direkten, gerichteten komplementären Weise miteinander interagieren, besonders wenn die Partner unstrukturiert sind. In dieser Arbeit untersuchten wir die Hypothese der RNA/Protein Komplementarität in Bezug auf ihre Gültigkeit, im Rahmen eines konkreten biologisch relevanten Systems, dem Enterobacteria Virus MS2. Von diesem Virus MS2 ist bekannt, dass sein eigenes Coat-Protein in mehreren Stellen an die eigene genomische RNA bindet und diese Eigenschaft könnte eine wesentliche Verbindung mit der vorher erwähnten Hypothese aufweisen. Die erste Frage, die wir uns stellten war, ob es möglich ist Interaktionen vom MS2 Coat-Protein und dem Genome des Virus selber festzustellen, gestützt nur auf die Analyse der Primären Sequenzen mit Hilfe der Komplementaritaetshypothese. Die zweite Frage war, ob man feststellen könnte, mithilfe der Fourier Transform, ob eine definitive Periodizität zwischen den Interaktionsmustern von der viralen RNA und dessen Coat-Protein vorhanden ist. Unter der Benützung von bereits wissenschaftlich bekannten Nukleobasen/Aminosäuren Affinitäten waren wir in der Lage 10 der 13 potentiell detektierbaren, experimentell bestätigten Bindungsstellen vorherzusagen. Die Komplementaritaetshypothese scheint daher eine sehr vielversprechende Methode zu bieten für das Erforschen und Vorhersagen von RNA/Protein Interaktionen. Da jedoch die genaue Beziehung zwischen den individuellen RNA Basen und deren Profilen noch nicht genau geklärt ist, ist es bisher noch nicht möglich gewesen ein robustes und universelles System zu bieten, welches die RNA-Protein Interaktionen im generellen beschreibt und weitere Forschung in diesem Bereich ist von Nöten. Des weiteren zeigte unse Analyse keine dedektierbare Periodizität in den Interaktionsmustern zwischen der MS2 RNA und dem Coat-Protein, welche über zufällige Kontrollen hinausgehen würde.

Abstract

(Englisch)

Despite their importance, our understanding of RNA-protein interactions remains incomplete. This, in particular, concerns the interactions involving protein-coding mRNA sequences. In this regard, recent work has demonstrated a complementary relationship between nucleobase-density profiles of mRNA coding sequences and nucleobase-affnity profiles of their cognate protein sequences. This has been taken as a suggestion that mRNAs and their cognate proteins may directly interact in a co-aligned, complementary fashion, especially if unstructured. Here, we explore the RNA/protein complementarity hypothesis and study its limits of validity in a concrete biological system, the Enterobacteria phage MS2. Namely, the MS2 coat protein is known to bind in multiple locations to its own genomic RNA, providing a potential link with the complementarity hypothesis. First, we asked whether it is possible to detect interactions between the MS2 coat protein and its genome from sequence information only, following the methodical framework of the complementarity hypothesis. Second, we analyzed apparent periodicities in the interaction patterns between the MS2 RNA and coat protein via Fourier transform. Using the known nucleobase/amino-acid affinity scales, we were indeed able to identify 10 out of 13 possible detectable binding locations between the MS2 RNA and coat protein as reported experimentally. The complementarity hypothesis thus appears to provide a potentially promising approach for investigating and predicting specific RNA/protein interactions. However, as the relationship between individual RNA nucleobase profiles and protein nucleobase-affinity profiles remains unclear, further studies are needed in order to use it to design a robust, generally applicable tool for the analysis of RNA-protein interactions. Finally, our analysis did not detect any strong periodicities in the interaction patterns between the MS2 RNA and coat protein going beyond randomized controls.

Autor*innen

Florian Pötsch

Haupttitel (Englisch)

MS2 virus and the RNA/protein complementarity hypothesis

Paralleltitel (Deutsch)

MS2 Virus und die Komplementaritätshypothese

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

ii, 50 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Bojan Zagrovic

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC15223800

Utheses ID

48864

Studienkennzahl

UA | 066 | 834 | |

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