Praca doktorska
Badania funkcjonalne enzymów dekapujących, poszukiwania ich partnerów komórkowych i eksploracja wzajemnych zależności w tworzonych kompleksach białkowych
| dc.abstract.en | The 5' cap structure is a characteristic modification at the 5' end of mRNA in eukaryotic organisms, and plays a crucial role in protecting the transcript from degradation and facilitates its efficient translation. DCP2 is the primary enzyme responsible for cap structure hydrolysis, which is a crucial step in the mRNA degradation process. Its activity is tightly regulated by numerous protein factors. Many of these, along with DCP2, constitute integral components of P bodies - a type of membraneless organelle. However, the biogenesis, regulation, and functions of these structures remain largely unexplored. Although previous research on yeast organisms has provided insights into the fundamentals and architecture of protein complexes containing DCP2 homologs, the composition of these complexes and the architecture of the proteins themselves, is not well-preserved evolutionarily. There are significant differences across taxonomic groups. This study focuses on a deeper understanding of the human decapping complex. This work includes an analysis of the interactome and protein-protein interactions as well as molecular studies of the properties of individual components and their interactions. In the first part of this study, the aim was to explore the interactions that the decapping enzyme DCP2 can establish with various protein factors in a cellular context. The goal was to understand the intricate network of interactions involving the decapping complex and how these interactions are modulated by different stimuli. The results suggest that the decapping complex may play a broader role in gene expression regulation and, under specific conditions, establishes molecular contacts with various cellular locations. Nevertheless, the conservative core of the complex primarily consists of four proteins: DCP1A/B, DCP2, EDC3, and EDC4. In the second part of this study, the research focused on these four proteins. The main aim was to reconstitute a minimal decapping complex in a recombinant form. Further investigations centered on describing interactions between individual components, their ability to multimerize, their propensity for liquid-liquid phase separation, and ultimately, to determine the impact of individual components on DCP2 enzymatic activity towards specific transcripts. The results obtained provided valuable information on both the dynamic changes within the human decapping complex interactome and the properties of its individual components. In many cases, this work presents the first reports of their properties in forms encompassing the full sequence, including intrinsically unstructured regions. The data indicate the high complexity of interactions involving the decapping complex and forms a solid foundation for further structural and functional research which can help in gaining a better understanding of the molecular basis of its function and role of decapping complex in gene expression regulation. |
| dc.abstract.pl | Struktura czapeczki jest charakterystyczną modyfikacją na 5' końcu mRNA organizmów eukariotycznych i jest kluczowa dla ochrony transkryptu przed degradacją i jego efektywnej translacji. DCP2 jest głównym enzymem odpowiedzialnym za hydrolizę struktury kapu, który w dużej mierze determinuje proces degradacji mRNA. Jego aktywność jest ściśle regulowana przez szereg czynników białkowych. Wiele z nich, wraz DCP2, stanowi integralne elementy ciałek P będących jednym z rodzajów nieobłonionych organelli. Biogeneza, regulacja i funkcje tych struktur pozostają jednak w dużej mierze niezbadane. Wiele dotychczasowych badań nad organizmami drożdżowymi pozwoliło poznać podstawy działania i organizacji kompleksów białkowych w skład których wchodzą homologi DCP2. Kompozycja tych kompleksów, jak również architektura samych białek, nie jest jednak dobrze zachowana ewolucyjnie i istnieje wiele różnic u poszczególnych grup taksonomicznych. W niniejszej pracy skupiono się na głębszym poznaniu ludzkiego kompleksu dekapującego. Podjęte prace obejmowały analizę interaktomu i sieci oddziaływań międzybiałkowych oraz badania molekularne nad właściwościami i oddziaływaniami poszczególnych komponentów kompleksu \textit{in vitro}. W pierwszej części skupiono się na zbadaniu interakcji, które enzym dekapujący DCP2 może nawiązywać z różnymi czynnikami białkowymi w kontekście komórkowym. Celem badania było poznanie złożonej sieci interakcji, w które zaangażowany jest kompleks dekapujący oraz jak te interakcje są modulowane przez różne bodźce. Otrzymane wyniki sugerują, że kompleks dekapujący może odgrywać szerszą rolę w regulacji ekspresji genów i w określonych warunkach nawiązuje kontakty molekularne z szeregiem różnych lokalizacji komórkowych. Niemniej jednak konserwatywny rdzeń kompleksu składa się zasadniczo z czterech białek DCP1A/B, DCP2, EDC3 i EDC4. W drugiej części pracy badania skupiły się na tych czterech białkach i zbadano je w warunkach \textit{in vitro} stawiając za cel rekonstytucję minimalnego kompleksu dekapującego w formie rekombinowej. Dalsze badania skupiły się na opisaniu oddziaływań pomiędzy poszczególnymi komponentami, ich zdolności do multimeryzacji, skłonności do separacji faz ciecz-ciecz oraz finalnie do określenia wpływu poszczególnych komponentów na aktywność enzymatyczną DCP2 względem puli transkryptów. Uzyskane wyniki, pozwoliły uzyskać wiele informacji na temat zarówno dynamicznych zmian interaktomu ludzkiego kompleksu dekapującego jak i właściwości jego poszczególnych komponentów. W wielu przypadkach w ramach tej pracy przedstawione zostały pierwsze doniesienia o ich właściwościach w formach obejmujących pełną sekwencję obejmującą regiony natywnie nieustrukturyzowane. Otrzymane dane wskazują na wysoką złożoność interakcji, w które zaangażowany jest kompleks dekapujący i stanowią dobrą podstawę dla dalszych badań strukturalnych i funkcjonalnych celem lepszego zrozumienia molekularnych podstaw jego funkcjonowania i roli w regulacji ekspresji genów. |
| dc.affiliation | Uniwersytet Warszawski |
| dc.affiliation.department | Wydział Biologii |
| dc.contributor.author | Tyras, Michał |
| dc.date.accessioned | 2024-07-05T07:34:22Z |
| dc.date.available | 2024-07-05T07:34:22Z |
| dc.date.defence | 2024-07-16 |
| dc.date.issued | 2024-07-05 |
| dc.date.submitted | 2024-02-05 |
| dc.description.accesstime | before_publication |
| dc.description.promoter | Darżynkiewicz, Edward |
| dc.description.promoter | Dadlez, Michał |
| dc.description.reviewer | Kierzek, Elżbieta |
| dc.description.reviewer | Nawrot, Barbara |
| dc.description.version | final_author |
| dc.identifier.orcid | 0000-0002-1590-3400 |
| dc.identifier.uri | https://repozytorium.uw.edu.pl//handle/item/160422 |
| dc.language | pl |
| dc.language.other | en |
| dc.rights | ClosedAccess |
| dc.subject.en | cap |
| dc.subject.en | decapping |
| dc.subject.en | decapping complex |
| dc.subject.en | P bodies |
| dc.subject.en | processing bodies |
| dc.subject.en | mRNA degradation |
| dc.subject.pl | czapeczka |
| dc.subject.pl | kap |
| dc.subject.pl | dekaping |
| dc.subject.pl | kompleks dekapujący |
| dc.subject.pl | ciałka P |
| dc.subject.pl | degradacja mRNA |
| dc.title | Badania funkcjonalne enzymów dekapujących, poszukiwania ich partnerów komórkowych i eksploracja wzajemnych zależności w tworzonych kompleksach białkowych |
| dc.title.alternative | Functional analysis of decapping enzymes, identification of cellular partners and exploration of protein – protein interactions |
| dc.type | DoctoralThesis |
| dspace.entity.type | Publication |