Drosophila - Severo Ochoa - Universidad Autónoma de Madrid

Jefe de Línea /
Group Leader:
José Manuel Sierra
Personal Científico /
Scientific Staff:
José María Izquierdo
Becarios Predoctorales /
Predoctoral Fellows:
Raquel Reyes Manzanas
Técnicos de Investigación /
Technical Assistance:
José Alcalde
Regulación de la expresión génica Regulation of gene expression
Bases moleculares de la regulación
post-transcripcional en eucariotas
Resumen de investigación
Nuestro grupo de investigación está interesado en el
estudio de las bases moleculares de la regulación
post-transcripcional en eucariotas y, en concreto, en los
mecanismos del "splicing" de intrones y de la traducción de
RNA mensajeros. Deseamos conocer prioritariamente el
papel que estos procesos juegan en el origen y progresión
del cáncer, así como en la diferenciación celular durante el
desarrollo embrionario.
Factores proteicos implicados en el reconocimiento
del mRNA y su papel en el desarrollo embrionario y
proliferación celular.
Las proteínas eIF (eukaryotic initiation factor) 4E, eIF4G,
eIF4A y eIF4B están implicadas en el reconocimiento y
unión del mRNA al ribosoma. Por lo que se refiere al eIF4E,
resultados previos de nuestro laboratorio demostraron que
en Drosophila existen siete genes que codifican ocho
isoformas distintas de esta proteína. Uno de estos genes,
eIF4E1/2, origina por “splicing” alternativo tres mRNAs y
dos isoformas proteicas, eIF4E1 y eIF4E2, que difieren en
sus extremos amino. Es interesante que en embriones
carentes del gen eIF4E1/2 se produce la inducción de
apoptosis y la traducción de varios mRNAs por un
mecanismo independiente del reconocimiento de la
estructura m 7 GpppN (“cap”). Nuestro trabajo mas reciente
se ha centrado en el estudio de las bases moleculares del
“splicing” alternativo del eIF4E1/2 de Drosophila y su
posible relevancia biológica durante el desarrollo.
El papel de TIA-1 y TIAR en la regulación post-transcripcional
de la oncogénesis.
TIA-1 (“T-cell Internal Antigen-1”) y TIAR (“TIA-1-Related
protein”) son dos reguladores de “splicing” alternativo, y de
otros procesos celulares a nivel post-transcripcional, cuyo
potencial apoptótico previsiblemente se desregula en
cáncer. El objetivo de este proyecto de investigación es: I)
identificar RNAs y proteínas humanos que interaccionan
con TIA-1 y TIAR; II) determinar los mecanismos
moleculares en los que están implicadas estas proteínas; III)
conocer el comportamiento de estos factores durante el
proceso de oncogénesis. La consecución de estos
objetivos abre la posibilidad de definir nuevas dianas que
permitan intervenir para paliar la incidencia y/o progresión
de enfermedades neoplásicas, inflamatorias o autoinmunes,
así como desórdenes neurodegenerativos que, en
humanos, son consecuencia de la desregulación del
balance entre proliferación celular y apoptosis. Estos
estudios, además, pueden constituir uno de los primeros
análisis detallados del papel que dos proteínas implicadas
en apoptosis juegan en la regulación de la expresión génica
a nivel post-transcripcional.
Molecular bases of post-transcriptional
regulation in eukaryotes
Research summary
Our research group is interested in the study of the
molecular bases of the post-transcriptional regulation in
eucaryotes and, in particular, in the mechanisms of intron
splicing and mRNA translation. We wish to know primarily
the role of these processes in the origin and progress of
cancer, as well as in cell differentiation during embryonic
development.
Protein factors involved in mRNA recognition and their role in
embryonic development and cell proliferation.
The proteins eIF (eukaryotic initiation factor) 4E, eIF4G,
eIF4A and eIF4B are involved in the recognition and binding
of the mRNA to the ribosome. In relation to eIF4E, previous
results from our laboratory showed that in Drosophila there
are seven genes encoding eigth different isoforms of this
protein. One of these genes, eIF4E1/2, gives rise by
alternative splicing three mRNAs and two protein isoforms,
eIF4E1 and eIF4E2, whose amino termini are different.
Interestingly, in embryos lacking eIF4E1/2 gene, an
induction of apoptosis as well as the translation of several
mRNAs by a mechanism independent of the recognition of
the m 7 GpppN (cap) structure were observed. Our recent
work has focused on the study of the molecular bases of the
alternative splicing of Drosophila eIF4E1/2 and its possible
biological relevance during development.
The role of TIA-1 and TIAR on the post-transcriptional
regulation in oncogenesis.
TIA-1 (“T-cell Internal Antigen-1”) y TIAR (“TIA-1-Related
protein”) are two alternative splicing regulators, as well as
other cellular processes at the post-transcriptional level,
whose apoptotic features in cancer are properly altered. The
goal of this research project is: I) to identify human RNAs
and proteins that interact with TIA-1 and TIAR; II) to study
the molecular fine-tuning mechanisms where these proteins
are implied; III) to understand the behaviour of these factors
in oncogenesis. Presumably, this project will open the
possibility of defining potential targets aimed to avoid the
development and/or progress of certain human pathologies
such as cancer, inflammatory and autoimmune diseases as
well as neurodegenerative disorders, where a dysregulation
by imbalanced cell proliferation and apoptosis has been
described. Furthermore, it will be one of the first detailed
analyses of regulation of programmed cell death at the posttranscriptional
level.
E15
Publicaciones
Publications
Izquierdo, J.M., Majós, N., Bonnal, S., Martínez, C., Castelo, R.,Guigó,
R., Bilbao, D. and Valcárcel, J. (2005). Regulation of Fas alternative
splicing by antagonistic effects of TIA-1 and PTB on exon definition.
Mol. Cell. 19, 475-484.
Roesler, J., Izquierdo, J.M., Ryser, M., Rosen-Wolff, A., Gahr, M.,
Valcárcel, J., Lenardo, M.J. and Zheng, L. (2005). Haploinsufficiency,
rather than the effect of an excessive production of soluble CD95
(CD95{Delta}TM), is the basis for ALPS Ia in a family with duplicated 3'
splice site AG in CD95 intron 5 on one allele. Blood. 106, 1652-1659.
Hernández, G., Altmann, M., Sierra, J. M., Urlaub, H., Diez del Corral,
R., Schwartz, P. and Rivera-Pomar, R. (2005). Functional analysis of
seven genes encoding eight translation initiation factor 4E (eIF4E)
isoforms in Drosophila. Mech. of Develop. 122, 529-543.
Izquierdo, J. M. and Cuezva, J. M. (2005). Epigenetic regulation
of the binding activity of translation inhibitory proteins that bind the 3´
untranslated region of beta-F1-ATPase mRNA by adenine nucleotides
and the redox state. Arch. Biochem. Biophys. 433, 481-486.
Izquierdo, J.M. (2006). Control of the ATP synthase beta subunit
expression by RNA-binding proteins TIA-1, TIAR, and HuR.
Biochem. Biophys. Res. Commun. 348, 703-711.
Izquierdo, J.M. and Valcárcel, J. (2006). A simple principle to explain
the evolution of pre-mRNA splicing. Genes Dev. 20, 1679-1684.
Figura 2. Sobreexpresión ectópica del eIF4E1 en Drosophila
melanogaster.- Mosca con genotipo silvestre (A) o con el
genotipo UAS-4E1/GAL4-NGT31;TM2/+ (B). Los halterios (H)
silvestres o transformados en alas se indican con flechas.
Figure 2. Ectopic overexpression of eIF4E1 in Drosophila
melanogaster.- Flies with wild-type (A) or UAS-4E1/GAL4-
NGT31;TM2/+ (B) genotypes. Wild-type halteres (H) or
transformed in wings are shown with arrows.
Figura 1. Estructura del gen eIF4E1/2 de Drosophila y esquema del “splicing” alternativo.- Se indican las posiciones de las
dianas EcoRI (R) en el fragmento de DNA. Los mRNA1 y mRNA2 codifican el eIF4E1, mientras que la isoforma eIF4E2 está
codificada por el mRNA3. Los extremos amino específicos de cada isoforma están coloreados de azul y verde.
CBM 2005/2006
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Figure 1. Structure of Drosophila eIF4E1/2 gene and outline of the alternative splicing.- The positions of restriction sites for
EcoRI (R) are shown in the DNA fragment. The mRNA1 and mRNA2 encode eIF4E1, while the eIF4E2 isoform is encoded
by mRNA3. The specific N-termini of each isoform are colored in blue and green.
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