@article{PakniaChariStarketal.2016,
  author    = {Paknia, Elham and Chari, Ashwin and Stark, Holger and Fischer, Utz},
  title     = {The Ribosome Cooperates with the Assembly Chaperone pICln to Initiate Formation of snRNPs},
  series = {Cell Reports},
  volume    = {16},
  journal   = {Cell Reports},
  number    = {12},
  doi       = {10.1016/j.celrep.2016.08.047},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-162420},
  pages     = {p3103-3112},
  year      = {2016},
  abstract  = {The formation of macromolecular complexes within the crowded environment of cells often requires aid from assembly chaperones. PRMT5 and SMN complexes mediate this task for the assembly of the common core of pre-mRNA processing small nuclear ribonucleoprotein particles (snRNPs). Core formation is initiated by the PRMT5-complex subunit pICln, which pre-arranges the core proteins into spatial positions occupied in the assembled snRNP. The SMN complex then accepts these pICln-bound proteins and unites them with small nuclear RNA (snRNA). Here, we have analyzed how newly synthesized snRNP proteins are channeled into the assembly pathway to evade mis-assembly. We show that they initially remain bound to the ribosome near the polypeptide exit tunnel and dissociate upon association with pICln. Coincident with its release activity, pICln ensures the formation of cognate heterooligomers and their chaperoned guidance into the assembly pathway. Our study identifies the ribosomal quality control hub as a site where chaperone-mediated assembly of macromolecular complexes can be initiated.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Meduri2017,
  author    = {Meduri, Rajyalakshmi},
  title     = {Elucidation of an intricate surveillance network for cellular U snRNP homeostasis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-143173},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Spliceosomal U-rich small ribonucleoprotein particles (U snRNPs) are the major building blocks of the nuclear pre-mRNA splicing machinery. The core composition of U snRNPs includes the name giving U snRNA and a set of seven common (Sm) proteins termed Sm B/B', D1, D2, D3, E, F and G. These Sm proteins are arranged in the form of a toroidal ring on the single stranded conserved sequence element in the snRNA to form the Sm core domain. Even though U snRNPs assemble spontaneously in vitro, their assembly in vivo requires an amazingly large number of trans-acting assembly factors united in the Protein Arginine Methyltransferase 5 (PRMT5) and the Survival Motor Neuron (SMN) complexes. The cytoplasmic assembly pathway of U snRNPs can be divided into the early and the late phase. The early phase is dominated by the assembly chaperone, pICln, a subunit of the PRMT5 complex. This factor binds to Sm proteins and delivers them in a pICln-bound form to the PRMT5 complex. The early assembly phase then segregates into two lines. In one assembly line, a stable hexameric ring intermediate (6S complex) composed of pICln and the five Sm proteins D1, D2, F, E and G, is formed. This intermediate forms at the PRMT5 complex but dissociates from the latter upon completion of its assembly. Within the 6S complex, these Sm proteins are pre-organized into respective spatial positions adopted in the assembled U snRNP. The other assembly line forms a protein trimer composed of pICln, Sm B/B' and D3, which unlike the 6S complex is not released from the PRMT5 complex. As a consequence of their association with pICln, Sm proteins are kinetically trapped and fail to proceed in the assembly pathway. The late phase of the U snRNP formation is dominated by the SMN complex, which resolves this kinetic trap by dissociating pICln from the pre-organized Sm proteins and, subsequently catalyzes the loading of the Sm proteins on the U snRNA. Even though basic principles of U snRNP assembly have been understood in some detail, the question arises as to why cells employ sophisticated assembly machinery for the assembly despite the reaction occurring spontaneously in vitro. A few studies have shown that the system works towards rendering specificity to the assembly reaction. However, Sm proteins in their free form expose hydrophobic surfaces to the cytosolic solvent. Hence, I reasoned that the assembly machinery of snRNPs might also prevent Sm protein aggregation. In this thesis, I describe the work that leads to the discovery of a multi-layered regulatory network for Sm proteins involving post-transcriptional and post-translational surveillance mechanisms. Here, I show that the reduced level of SMN (a key assembly factor of the late phase) leads to the initial tailback of Sm proteins over pICln followed by the transcriptional down regulation of Sm protein encoding mRNAs. In contrast, depletion of pICln, a key factor of the early phase, results in the retention of Sm proteins on the ribosomes followed by their degradation via autophagy. Furthermore, I show that exceeding levels of Sm proteins over pICln caused by overexpression results in aggregation and mis-localization of Sm proteins. Thus, my findings uncover a complex regulatory network that helps to maintain the cellular U snRNP homeostasis by either preventing or clearing the unassembled Sm protein aggregates when they are not faithfully incorporated into the U snRNPs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Englbrecht2014,
  author    = {Englbrecht, Clemens},
  title     = {Biochemische Rekonstitution und funktionelle Charakterisierung der Zusammenlagerungsmaschinerie spleißosomaler U snRNPs},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-98168},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Das Spleißen von pr{\"a}-mRNAs stellt in der Expression eukaryontischer Gene einen essentiellen Reifungsschritt dar. Erst durch das exakte Entfernen von nicht-kodierenden Introns und Verbinden der kodierenden Exons kann die genetische Information am Ribosom in funktionelle Proteine umgesetzt werden. Spleißen wird durch das Spleißosom katalysiert, welches sich aus den small nuclear ribonucleoproteins (snRNPs) U1, U2, U4, U5 und U6 und einer großen Anzahl weiterer Proteinfaktoren zusammensetzt. Die snRNPs bestehen aus einer Uridin-reichen snRNA, spezifischen und generellen (Sm-)Proteinen. Die Sm-Proteine B/B`, D1, D2, D3, E, F, und G bilden einen heptameren Ring um die sog. Sm-Bindungsstelle der snRNAs. W{\"a}hrend die Zusammenlagerung von Sm-Proteinen mit der RNA in vitro spontan ablaufen kann, wird dieser Prozess in vivo von zwei makromolekularen Proteinkomplexen assistiert, die als PRMT5- bzw. SMN-Komplex bezeichnet werden. Der PRMT5-Komplex (bestehend aus PRMT5, WD45 und pICln) agiert in der fr{\"u}hen Phase der Zusammenlagerung. Seine Hauptfunktion ist die symmetrische Dimethylierung der Sm-Proteine und die Stabilisierung von Sm-Proteinkomplexen durch das Chaperon pICln in zwei Intermediaten. Einhergehend mit dieser Aktivit{\"a}t werden auch Aggregation bzw. unspezifische Wechselwirkungen der Sm-Proteine mit RNAs verhindert. In der sp{\"a}ten Phase der Zusammenlagerung l{\"o}st der SMN-Komplex (bestehend aus SMN, Gemin2-8 und unrip) pICln-Intermediate auf, wobei dieser die Sm-Proteine en bloc {\"u}bernimmt und sie auf die snRNA {\"u}bertr{\"a}gt. W{\"a}hrend dieser Reaktion wird pICln aus den Komplexen verdr{\"a}ngt. Ein Fehlen des SMN-Proteins, einer Schl{\"u}sselkomponente des SMN-Komplexes, f{\"u}hrt zur autosomal rezessiven Erbkrankheit `Spinale Muskelatrophie` (SMA) wobei der Schweregrad der Krankheit invers mit der Menge an funktionellem SMN-Protein korreliert. Es wird vermutet, dass eine gest{\"o}rte snRNP-Biogenese die Ursache der SMA ist. In der vorliegenden Arbeit sollte die U snRNP-Zusammenlagerungsmaschinerie aus rekombinanten Bausteinen rekonstituiert werden und so funktionellen und strukturellen Studien zug{\"a}nglich gemacht werden. Folgende Resultate wurden in dieser Arbeit erhalten: 1) Im ersten Teil der Arbeit wurde eine experimentelle Strategie etabliert, welche die Rekonstitution des humanen SMN-Komplexes aus rekombinanten Untereinheiten erlaubte. Entscheidend hierf{\"u}r war die Definition von Subkomplexen aufgrund einer Protein-Interaktionskarte. Die Subkomplexe konnten separat hergestellt und anschließend zum Gesamtkomplex vereinigt werden. 2) Die erfolgreiche Etablierung eines rekonstitutiven Systems erlaubte eine detaillierte biochemische Charakterisierung des SMN-Komplexes. Es konnte gezeigt werden, dass der rekombinante Komplex alle f{\"u}r die Biogenese von U snRNPs n{\"o}tigen Schritte bewerkstelligen konnte. Dies schließt sowohl die {\"U}bernahme der Sm-Proteine aus den pICln-Intermediaten als auch das Verdr{\"a}ngen des Chaperons pICln und die {\"U}bertragung der Sm-Proteine auf die snRNAs ein. 3) Durch die Reduzierung des SMN-Gesamtkomplexes um Gemin3-5 auf einen SMN-Pentamer konnte dieser als ein funktioneller Kernbereich identifiziert werden, der die einzelnen Schritte der U snRNP-Biogenese vergleichbar mit dem gesamten Komplex bewerkstelligen konnte. Zudem agierte dieser reduzierte Komplex als notwendiger und ausreichender Spezifit{\"a}tsfaktor der RNP-Zusammenlagerung. 4) Das rekombinante System erm{\"o}glichte erstmals SMN-Komplexe mit SMA-pathogenen Mutationen herzustellen und einer eingehenden funktionellen und strukturellen Untersuchung zu unterziehen. Die detaillierte Analyse der SMA-verursachenden Punktmutation SMN(E134K) offenbarte spezifische Defekte im Zusammenlagerungsprozess und damit Einblicke in die Pathophysiologie der Krankheit. Mit der im Rahmen dieser Arbeit etablierten Rekonstitution des rekombinanten SMN-Komplexes wurde die Grundlage f{\"u}r die detaillierte biochemische und strukturbiologische Untersuchung der Zusammenlagerungsmaschinerie spleißosomaler U snRNPs gelegt. Dieses experimentelle System wird auch bei der Aufdeckung der biochemischen Defekte hilfreich sein, die zur neuromuskul{\"a}ren Krankheit SMA f{\"u}hren.},
  subject      = {Small nuclear RNP},
  language  = {de}
}