Mechanisms of RNA binding proteins rescuing FUS induced toxicity in yeast

项目总结： 两种核糖核酸结合蛋白(RBPs)的鉴定结果显示，FUS和TDP-43是肌萎缩侧索硬化症的致病因子。 侧索硬化症(ALS)导致了以DNA核糖核酸和功能障碍为中心的治疗范式转变，认为这是一种新的疾病驱动因素。 机制。我们之前已经建立了酵母菌的细胞毒性模型。在使用这个模型的基础上，我们进行了研究。 全基因组过度表达和筛查发现了五种酵母基因，它们可以拯救酵母的毒性。其中三种基因被排除在外。 有五个抑癌基因有人类的同源基因，三个基因都编码限制性商业惯例。我们发现，hUPF1是人类的同源基因。 这三种限制性商业惯例中的一种是人类的同源物，它们拯救了三种限制性商业惯例中的一种，即对小鼠、初级神经细胞和大鼠的毒性。 这些发现将支持我们对酵母菌中假单胞菌毒性的研究成果的潜在价值，并发现这是一部全新的小说。 目前正在开发中的Path是一种治疗ALS的新疗法。我们的动力来自于这一成功。 构建了一个新的人类基因组规模的基因组文库，该文库包含约13,570个全长基因组序列，并验证了人类基因组。 克隆被单独克隆到一个可诱导的酵母表达载体中。我们使用这个文库和一个新开发的基因工程。 通过高效的筛查方法，我们发现了37个人类遗传基因，当这些基因过度表达时，我们可以有力地挽救这些基因。 在酵母菌中诱导毒性。编码限制性商业惯例的基因在抑制子中高度富含(12/37)。 引人注目的是，所有12种RBP的抑制因子都已知与应激颗粒(SG)之间的联系。这是本研究的主要目标。 应用程序将通过进一步研究这12个限制性商业惯例如何发挥作用来拯救细胞，从而进一步定义毒物的毒性机制。 缺陷是由废气引起的。我们假设，废气的毒性作用涉及到对脑组织功能的直接损害。 而人类的RBP基因抑制者可以通过减轻FUSU对ESG的有害影响来拯救FUSU的毒性。 提出了具体的目标：(I)研究抑制者;对FUS的聚集和全球本地化的影响； 以及(Ii)考察抑制者RRBPS对ESG的影响。我们的假设与我们的研究结果非常一致。 蛋白质聚合体在酵母中和哺乳动物细胞中都错误地定位了GSG基因。这是基于我们的初步研究数据。 TAF15是人类最大的RBP基因抑制者之一，他说，我们有理由认为，这种抑制者和机制可能涉及。 他们和抑制者之间的互动，以及他们在结构和功能上的变化。 监管机构的监管和不当监管是ALS研究领域引起极大兴趣的一条新途径。 这一项目的完成将进一步加深对软组织介导的细胞毒性的了解，加强其与肿瘤的联系。 RNA与新陈代谢，特别是对异常的GSG功能的尊重。在这里提出的项目将不仅仅是。 让更多的本科生在PPI的国家实验室里学习功勋卓著的研究成果，同时也有助于促进他们的发展。 关于科学发现的讨论集中在一个较高水平的本科生课程中，该课程由国际和平研究所定期提供。 这两个机构都是为了加强国家和平研究所的国际研究和环境。

PROJECT SUMMARY  Identification of two RNA-­binding proteins (RBPs), FUS and TDP-­43, as causative factors of Amyotrophic  Lateral Sclerosis (ALS) resulted in a paradigm shift centered on RNA dysfunction as a disease-­driving  mechanism. We previously established a yeast model of FUS cytotoxicity. Using this model, we carried out  genome-­wide overexpression screen and identified five yeast genes that rescue FUS toxicity. Three out of  five suppressor genes have human homologs and all three encode RBPs. We found that hUPF1, the  human homolog of one of the three RBPs, rescues the toxicity of FUS in mouse primary neurons and a rat  model of ALS. These findings support the value of our study of FUS toxicity in yeast and uncovered a novel  pathway, currently under development as new therapeutics for ALS. Motivated by this success, we  constructed a new genome-­scale library, containing 13,570 full-­length sequence verified human gene  clones individually cloned in an inducible yeast-­expression vector. Using this library and a newly developed  efficient screening method, we identified 37 human genes, when overexpressed, robustly rescuing FUS  induced toxicity in yeast. Genes encoding RBPs are highly enriched among suppressors (12 out of 37).  Strikingly, all 12 RBP suppressors have known connections to stress granules (SG). The objective of this  application is to define mechanisms of FUS toxicity by studying how the 12 RBPs work to rescue cellular  defects induced by FUS. We hypothesize that toxicity of FUS involves direct impairment of SG function,  and human RBP suppressors rescue FUS toxicity by alleviating detrimental effect of FUS on SG. Two  specific Aims are proposed: i) examine the effect of suppressor RBPs on FUS aggregation and localization;;  and ii) examine the effects of suppressor RBPs on SG. Our hypothesis is consistent with findings that FUS  protein aggregates mis-­localize to SG in yeast and in mammalian cells. Based on our preliminary data on  TAF15, one of the human RBP suppressors, we reason that the suppressor mechanisms likely involve  interactions between FUS and the suppressors as well as alterations in SG structure and function.  Regulation and mis-­regulation of SG is a pathway that is of immense interest to ALS research field.  Completion of this project will provide deeper understanding of FUS mediated cytotoxicity, its connection to  RNA metabolism, particularly with respect to aberrant SG function. Projects proposed here will not only  expose more undergraduate students to meritorious research in the PI’s laboratory but also help promote  discussion on scientific discoveries in an upper lever undergraduate course, regularly offered by the PI.  Both serve to strengthen the research environment at the PI’s home institution.