Recognition and destruction of transcripts containing premature stop codons in Saccharomyces cerevisiae

W wyniku mutacji powstających w sekwencji DNA, a także podczas transkrypcji czy składania genów mogą pojawić się błędy w obrębie mRNA. Dzięki ściśle wyspecjalizowanym mechanizmom kontroli i niszczenia następuje usunięcie nieprawidłowych cząsteczek RNA. Do najlepiej poznanych szlaków zapobiegających translacji błędnych transkryptów należy ścieżka rozpadu NMD (ang. Nonsense Mediated Decay). Mechanizm ten służy wykryciu oraz degradacji transkryptów zawierających przedwczesny kodon stop. W dalszym ciągu nie poznano w pełni całego przebiegu NMD (Sulkowska i Wawer, 2017). Zrozumienie jego działania, w tym sposobu rozpoznawania i procesu eliminacji nieprawidłowych cząsteczek RNA, jest niezwykle ważne. Mechanizm ten przyczynia się m.in do zapobiegania syntezy skróconych polipeptydów, które mogą być niefunkcjonalne, a nawet szkodliwe dla organizmu (González i in., 2001). W celu poznania ścieżki NMD przeprowadza się liczne badania na organizmach modelowych tj. Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans i Drosophila melanogaster (Lykke-Andersen i Jensen, 2015). W ramach przeprowadzenia eksperymentu na potrzeby niniejszej pracy wykorzystano drożdże, czyli jeden z takich organizmów. Celem realizowanych badań było sprawdzenie przebiegu mechanizmu NMD u Saccharomyces cerevisiae. Podjęto próbę ustalenia, czy wspomniany szlak występuje powszechnie u tego organizmu – zostanie wykryty dla kilku losowo wybranych mutantów posiadających kodony przedwczesnej terminacji (PTC). Ponadto sprawdzano wpływ położenia przedwczesnego kodonu stop względem końca transkryptu na efektywność przebiegu ścieżki NMD u drożdży. Przeprowadzone pomiary umożliwiły wykrycie NMD dla większości badanych mutantów. Jednak nie zaobserwowano zależności od długości 3’UTR w analizowanych próbach.

mRNA errors result from mutations in the DNA, incorrect transcription, or splicing. Such abnormal RNA molecules are removed by means of highly specialized control and destruction mechanisms. The nonsense-mediated decay (NMD) is one of the best-known pathways for preventing the translation of erroneous transcripts. This mechanism serves to detect and degrade transcripts containing premature stop codons. In this way, it counteracts the synthesis of truncated polypeptides that may be non-functional or even harmful to the organism (González et al., 2001).The entire course of NMD is not fully known (Sulkowska and Wawer, 2017). Numerous research has been carried out on model organisms such as Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans and Drosophila melanogaster to understand the whole pathway. In particular, the mechanism of abnormal transcripts recognition is of great importance (Lykke-Andersen and Jensen, 2015).The research aimed to check the course of the NMD mechanism in Saccharomyces cerevisiae. Its main goal was to determine whether this pathway is common in this organism and can be detected for a few randomly selected mutants with premature termination codons (PTC). In addition, the influence of the 3'UTR length on the efficiency of the NMD was examined. The results showed that NMD was visible for most of the tested mutants. However, dependence on the 3'UTR length was not observed.