Synaptic Activity Regulated mRNA-Silencing Foci for the Fine Tuning of Local Protein Synthesis at the Synapse

The regulated synthesis of specific proteins at the synapse is important for neuron plasticity, and several localized mRNAs are translated upon specific stimulus. Repression of mRNA translation is linked to the formation of mRNA-silencing foci, including Processing Bodies (PBs) and Stress Granules (SGs), which are macromolecular aggregates that harbor silenced messengers and associated proteins. In a recent work, we identified a kind of mRNA-silencing foci unique to neurons, termed S-foci, that contain the post-transcriptional regulator Smaug1/SAMD4. Upon specific synaptic stimulation, the S-foci dissolve and release mRNAs to allow their translation, paralleling the cycling of mRNAs between PBs and polysomes in other cellular contexts. Smaug 1 and other proteins involved in mRNA regulation in neurons contain aggregation domains distinct from their RNA binding motifs, and we speculate that self-aggregation helps silencing and transport. In addition to S-foci and PBs, other foci formed by distinct RNA binding proteins, such as TDP-43 and FMRP among others, respond dynamically to specific synaptic stimuli. We propose the collective name of synaptic activity-regulated mRNA silencing (SyAS) foci for these RNP aggregates that selectively respond to distinct stimulation patterns and contribute to the fine-tuning of local protein synthesis at the synapse.Fil: Pascual, Malena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Luchelli, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Habif, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Boccaccio, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

A monoclonal antibody against p53 cross-reacts with processing bodies

The p53 tumor suppressor protein is an important regulator of cell proliferation and apoptosis. p53 can be found in the nucleus and in the cytosol, and the subcellular location is key to control p53 function. In this work, we found that a widely used monoclonal antibody against p53, termed Pab 1801 (Pan antibody 1801) yields a remarkable punctate signal in the cytoplasm of several cell lines of human origin. Surprisingly, these puncta were also observed in two independent p53-null cell lines. Moreover, the foci stained with the Pab 1801 were present in rat cells, although Pab 1801 recognizes an epitope that is not conserved in rodent p53. In contrast, the Pab 1801 nuclear staining corresponded to genuine p53, as it was upregulated by p53-stimulating drugs and absent in p53-null cells. We identified the Pab 1801 cytoplasmic puncta as P Bodies (PBs), which are involved in mRNA regulation. We found that, in several cell lines, including U2OS, WI38, SK-N-SH and HCT116, the Pab 1801 puncta strictly colocalize with PBs identified with specific antibodies against the PB components Hedls, Dcp1a, Xrn1 or Rck/p54. PBs are highly dynamic and accordingly, the Pab 1801 puncta vanished when PBs dissolved upon treatment with cycloheximide, a drug that causes polysome stabilization and PB disruption. In addition, the knockdown of specific PB components that affect PB integrity simultaneously caused PB dissolution and the disappearance of the Pab 1801 puncta. Our results reveal a strong cross-reactivity of the Pab 1801 with unknown PB component(s). This was observed upon distinct immunostaining protocols, thus meaning a major limitation on the use of this antibody for p53 imaging in the cytoplasm of most cell types of human or rodent origin.Fil: Thomas, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Luchelli, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pascual, Malena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Gottifredi, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Boccaccio, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Synaptic control of local translation: the plot thickens with new characters

The production of proteins from mRNAs localized at the synapse ultimately controls the strength of synaptic transmission, thereby affecting behavior and cognitive functions. The regulated transcription, processing, and transport of mRNAs provide dynamic control of the dendritic transcriptome, which includes thousands of messengers encoding multiple cellular functions. Translation is locally modulated by synaptic activity through a complex network of RNA-binding proteins (RBPs) and various types of non-coding RNAs (ncRNAs) including BC-RNAs, microRNAs, piwi-interacting RNAs, and small interference RNAs. The RBPs FMRP and CPEB play a well-established role in synaptic translation, and additional regulatory factors are emerging. The mRNA repressors Smaug, Nanos, and Pumilio define a novel pathway for local translational control that affects dendritic branching and spines in both flies and mammals. Recent findings support a role for processing bodies and related synaptic mRNA-silencing foci (SyAS-foci) in the modulation of synaptic plasticity and memory formation. The SyAS-foci respond to different stimuli with changes in their integrity thus enabling regulated mRNA release followed by translation. CPEB, Pumilio, TDP-43, and FUS/TLS form multimers through low-complexity regions related to prion domains or polyQ expansions. The oligomerization of these repressor RBPs is mechanistically linked to the aggregation of abnormal proteins commonly associated with neurodegeneration. Here, we summarize the current knowledge on how specificity in mRNA translation is achieved through the concerted action of multiple pathways that involve regulatory ncRNAs and RBPs, the modification of translation factors, and mRNA-silencing foci dynamics.Fil: Thomas, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires(i); Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Pascual, Malena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires(i); Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Maschi, Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires(i); Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Luchelli, Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires(i); Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Boccaccio, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires(i); Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Smaug variants in neural and non-neuronal cells

Mammalian Smaug1/Samd4a is an mRNA regulator involved in synapse plasticity and additional non-neuronal functions. Here we analyzed the expression of Smaug1/Samd4a variants and Smaug2/Samd4b in primary hippocampal neurons and non-neuronal cell lines. We found that multiple Smaug proteins are present in several mammalian cell lines, including a canonical full length Smaug1, a Smaug1 variant that lacks the third exon, termed DEIII, and Smaug2, the product of a highly homologous gene. These three major isoforms are expressed differentially along neuron development and form cytosolic bodies when transfected in cell lines. By using luciferase reporters, we found that the DEIII isoform, which lacks 10 amino acids in the sterile α motif involved in RNA binding, shows a RNA-binding capacity and repressor activity comparable to that of the full length Smaug1. These observations are an important groundwork for molecular studies of the Smaug posttranscriptional pathway, which is relevant to neuron development, mitochondrial function and muscle physiology in health and disease.Fil: Fernández Alvarez, Ana Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pascual, Malena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Boccaccio, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Thomas, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Smaug membraneless organelles regulate mitochondrial function

Smaug is a conserved translational repressor that recognizes specific RNA motifs in a large number of mRNAs, including nuclear transcripts that encode mitochondrial enzymes. Smaug orthologs have been shown to form membraneless organelles (MLOs) in several organisms and cell types. Using single-molecule FISH we show here that SDHB and UQCRC1 mRNAs associate with Smaug1 MLOs in the human cell line U2OS. Simultaneous loss of function of Smaug1 and Smaug2 affects both mitochondrial respiration and mitochondrial network morphology. Deletion of specific Smaug1 protein regions resulted in impaired MLO formation that correlates with mitochondrial defects. In addition, rotenone but not the respiratory chain uncoupling agent CCCP rapidly induces Smaug1 MLO dissolution. Finally, metformin elicits a similar effect on Smaug1 MLOs and provokes the release of bounded mRNAs. We propose that mitochondrial activity affects Smaug1 MLO dynamics, thus allowing for regulation of nuclear mRNAs that encode key mitochondrial proteins.Fil: Fernández Alvarez, Ana Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Thomas, Maria Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pascual, Malena Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Habif, Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pimentel, Jerónimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Corbat, Agustín Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pessoa, Joao. Universidad de Lisboa; PortugalFil: la Spina, Pablo Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Boscaglia, Lara. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Plessis, Anne. Sorbonne University; Francia. Université Paris Diderot - Paris 7; FranciaFil: Carmo Fonseca, Maria. Universidad de Lisboa; PortugalFil: Grecco, Hernan Edgardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Casado Pinna, Marta. Instituto de Biomedicina de Valencia; EspañaFil: Boccaccio, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin