Functional Characterization of the RNA Helicase MOV10

Abstract

RNA helicases are important regulators of gene expression, which act by remodeling local RNA secondary structures as well as RNA-protein interactions to allow dynamic association of RNAbinding proteins to their targets. Here, I demonstrate that the helicase MOV10 has an ATPdependent 5’ to 3’ in vitro RNA unwinding activity and comprehensively determine the RNAbinding sites of wild- type MOV10 and helicase mutants in human cells using photoactivatableribonucleoside- enhanced crosslinking and immunoprecipitation (PAR-CLIP). I find that MOV10 predominantly binds to 3’ untranslated regions (UTRs) immediately upstream of regions predicted to form local secondary structures and provide evidence that MOV10 helicase mutants are impaired in their ability to translocate 5’ to 3’ on their mRNA targets. MOV10 interacts with UPF1, the key component of the nonsense-mediated decay (NMD) pathway and co-occupies the same RNA sites. Knockdown of MOV10 results in increased mRNA half-lives of MOV10- targeted mRNAs as well as an NMD reporter transcript, suggesting that MOV10 functions in mRNA degradation as an mRNP clearance factor that resolves local secondary structures and displaces proteins from 3’UTRs.

RNA-Helikasen können lokale RNA-Sekundärstrukturen sowie Protein-RNA- Interaktionen verändern. Dadurch ermöglichen sie flexible Änderungen der an RNA gebundene Proteine und sind somit wichtige Regulatoren der Genexpression. In dieser Dissertation zeige ich, dass die Helikase MOV10 ATP-abhängig doppelsträngige RNA in 5’ zu 3’-Richtung entwindet. Zudem bestimme ich transkriptomweit die RNA-Bindungsstellen von Wildtyp-MOV10 und Helikasedefizienten Mutanten vermittels Immunopräzipitation von UV-vernetzten Protein-RNAKomplexen (PAR-CLIP). So kann ich darlegen, dass MOV10 vor allem in den nichttranslatierten Regionen am 3'-Ende der Boten-RNA (3’-UTRs) bindet, gleich vor Stellen für die RNA-Sekundärstrukturen berechnet werden. Für die MOV10-Mutanten zeige ich, dass sie sich im Gegensatz zum Wildtyp-Enzym vermutlich nicht auf der RNA fortbewegen können. MOV10 bindet an UPF1, eine Schlüsselkomponente im Abbau von Nonsense-Boten-RNA (NMD) und besetzt die selben RNA-Bindungsstellen wie dieses Protein. Depletion von MOV10 führt zu Stabilisierung von MOV10-gebundenen Boten-RNAs sowie eines NMD- Reportertranskripts. Dies ist ein Hinweis darauf, dass MOV10 den Abbau von Boten-RNA begünstigt, indem es RNA-Sekundärstrukturen in 3'-UTRs entwindet sowie daran gebundene Proteine entfernt.