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Analysis and characterisation of five novel Barentsz interactors in the context of nonsense-mediated mRNA decay

Abstract

Nonsense-mediated mRNA decay“ (NMD) ist ein Mechanismus zur Regulierung der Genexpression auf post-transkriptioneller Ebene in Eukaryonten durch die Beseitigung fehlerhafter RNAs mit einem verfrühten Stop-Codon, auch „Premature termination codon (PTC)“ genannt. Andernfalls würden diese RNAs zur Bildung verkürzter Proteine mit möglicherweise für die Zelle gefährlichen Funktionen führen, wie es bei Krankheiten, wie z. B. Krebs, oft der Fall ist. In dieser Diplomarbeit wurden fünf potentielle NMD-Komponenten und Barentsz-Interaktoren (NPM1, DDX5, U5-116 kDa, RBMX und RBM4) näher auf ihre Rolle in NMD untersucht. Zu diesem Zweck wurde ein funktioneller NMD-Assay etabliert. Gegen diese Proteine gerichtete „Short hairpin RNA (shRNA)“-Plasmide wurden hergestellt und getestet. Danach wurden die Expressionslevels der entsprechenden Proteine mittels ihrer shRNA-Plasmide vermindert und überprüfte, ob dies zur Akkumulierung von PTC-enthaltenden NMD-Reporter-Konstrukten führt, wie im Fall des Barentsz-Knockdowns. Hierfür wurden die Expressionslevels und somit der Abbau von eigens eingebrachten T-Zellrezeptor-ß (TCR-ß) - und ß-Globin-NMD-Reporter-Konstrukten mit und ohne PTC über semiquantitative und Real-time-PCR verglichen. Zusätzlich wurde eine Neomycin/G418-Selektion durchgeführt, um erfolgreich transfizierte Zellen anzureichern. Für NPM1, RBMX und RBM4 konnten schließlich noch keine Aussagen getroffen werden. Hingegen wurden die Btz-Interaktoren DDX5 und U5-116 kDa als zwei neue NMD-Komponenten identifiziert.Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) is a mechanism to post-transcriptionally regulate gene expression in eukaryotes via degradation of aberrant RNAs with a so-called premature termination codon (PTC). Otherwise, these RNAs would give rise to truncated proteins with potentially deleterious functions which is often the case in diseases like cancer. In this diploma thesis, five potential NMD components and novel Barentsz interactors (NPM1, DDX5, U5-116 kDa, RBMX and RBM4) were investigated for their role in NMD. Therefore, an NMD Assay was established. Short hairpin RNA (shRNA) plasmids targeting the candidates were generated and tested. Subsequently, it was investigated whether the depletion of the respective candidate proteins using shRNAs caused accumulation of PTC-containing NMD reporter constructs, as it is the case in the Barentsz knockdown. Upon depletion, the expression levels and the decay of exogenously provided T-cell receptor ß (TCR-ß) and ß-Globin NMD reporter constructs with and without PTC were compared and measured using semiquantitative PCR and real-time PCR. In addition, neomycin/G418 selection was performed to enrich for successfully transfected, candidate-depleted cells. Finally, no firm conclusion was possible regarding NPM1, RBMX and RBM4. The Btz interactors DDX5 and U5-116 kDa, however, were identified as two novel NMD components

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