Título del proyecto: Mecanismos de control global de la expresión del genoma: represión en proliferación celular y activación por prefoldina. PID2023-148037NB-C21
Financiación: 292.500,00 €
Organismo financiador: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades/Agencia Estatal de Investigación (AEI). Plan Estatal de Investigación Científica, Técnica y de Innovación 2021-2023.
Resumen: Las células necesitan mantener la homeostasia, incluida la homeostasia global del ARNm, para garantizar su viabilidad. Las células también necesitan responder a señales ambientales o de desarrollo cambiando la expresión de sus genes. El control de la expresión génica es, por lo tanto, un desafío para la homeostasia del ARNm que debe resolverse mediante mecanismos específicos que median el conflicto entre la amortiguación global del ARNm (antirreguladora) y la regulación positiva o negativa específica de un gen. Particularmente desafiantes son aquellas regulaciones que afectan a todo el genoma o a una gran cantidad de genes con expresión coordinada. En este proyecto, abordamos tres situaciones biológicas de control global de la expresión del genoma: (A) homeostasia global del ARNm durante el crecimiento celular, (B) expresión diferencial del genoma completo durante el ciclo y la proliferación celular, y (C) regulación núcleo-citoplasmática coordinada por prefoldinas. Estas tres situaciones serán estudiadas en los tres objetivos principales de la propuesta. En el objetivo A, trabajaremos para aumentar el conocimiento sobre la interacción entre la transcripción y la degradación del ARNm que facilita la amortiguación del ARNm mediada por Xrn1 y Rpb4, particularmente en el proceso de impronta cotranscripcional del ARNm. También buscaremos dilucidar el mecanismo que previene la amortiguación del ARNm en aquellos genes que están improntados por el factor impulsor del crecimiento Sfp1. En el objetivo B, investigaremos nuevos mecanismos transcripcionales que influyen en la progresión del ciclo celular y la heterogeneidad proliferativa. La regulación de la proliferación celular depende del crecimiento celular y de la regulación del ciclo celular. El control de estos dos procesos está muy relacionado. En este objetivo, trabajaremos en dos aspectos de este control: la regulación del crecimiento por represión global de la transcripción en el contexto de heterogeneidad de proliferación, y la regulación del ciclo celular de la transcripción por la RNA pol III. En el objetivo C ampliaremos nuestro conocimiento sobre las funciones transcripcionales de la prefoldina y su coordinación con sus funciones citoplasmáticas en un marco regulatorio unificado. Las prefoldinas son co-chaperonas que facilitan el plegamiento y el ensamblaje de complejos proteicos en el citoplasma, pero que también desempeñan funciones transcripcionales. Prestaremos especial atención a la interacción de la prefoldina canónica con la histona macroH2A1 no canónica, en el contexto de la regulación de genes relacionados con el citoesqueleto durante la diferenciación celular. También nos centraremos en la regulación por prefoldina-like de la transcripción por la RNA pol III y su efecto sobre el transcriptoma de t-RNA, en relación con su impacto en el crecimiento celular. Esta propuesta es la continuación de 20 años de trabajo colaborativo, apoyado por proyectos coordinados de la AEI, cuyos resultados han sido publicados en más de 130 artículos en revistas internacionales. Durante estos tres años adicionales de trabajo integrado de nuestros laboratorios esperamos hacer nuevas contribuciones al conocimiento sobre la expresión de los genes eucarióticos, así como sobre la coordinación de la transcripción génica con la proliferación celular y con la dinámica citoplasmática.
Summary: Cells need to maintain homeostasis, including global mRNA homeostasis, to ensure their viability. Cells also need to respond to environmental or developmental signals by changing the expression of their genes. Control of gene expression is, therefore, a challenge to mRNA homeostasis that needs to be solve by specific mechanisms that mediate the conflict between global mRNA buffering (antiregulatory) and gene-specific up- or down-regulation. Particularly challenging are those regulations that affect the entire genome or a large number of genes with coordinated expression. In this project, we addressed three biological situations of global control of genome expression: (A) global mRNA homeostasis during cell growth, (B) differential whole genome expression during cell cycle and proliferation, and (C) coordinated nucleo-cytoplasmic regulation by prefoldins. These three situations will be studied in the three main objectives of the proposal. In objective A, we will work to increase the knowledge on the cross-talk between transcription and mRNA decay that facilitates Xrn1- and Rpb4-mediated mRNA buffering, particularly on the process of co-transcriptional mRNA imprinting. We will also pursue to elucidate the mechanism that prevent mRNA buffering in those genes that are imprinted by the growth-driver factor Sfp1. In objective B, we will investigate novel transcriptional mechanisms influencing cell cycle progression and proliferation heterogeneity. Regulation of cell proliferation depends on cell growth and cell-cycle regulation. Control of these two processes is highly connected. In this objective, we will work on two aspects of this control: regulation of growth by global repression of transcription in the context of proliferation heterogeneity, and cell cycle regulation of RNA pol III transcription. In objective C, we will extend our knowledge on the transcriptional functions of prefoldin and their coordination with their cytoplasmic functions in a unified regulatory frame. Prefoldins are co-chaperones that facilitate folding and protein complex assembly in the cytoplasm, but that also play transcriptional functions. We will pay particular attention to the interaction of canonical prefoldin with the non-canonical histone macroH2A1, in the context of regulation of cytoskeleton-related genes during cell differentiation. We will also focus on prefoldin-like regulation of RNA pol III transcription and its effect on the t-RNA transcriptome, in relation to its impact on cell growth. This proposal is the continuation of 20 years of collaborative work, supported by coordinated AEI grants, whose results that have been published in more than 130 articles in international journals. During these three additional years of integrated work by our labs we expect to make new contributions to the knowledge on eukaryotic gene expression, as well as on the coordination of gene transcription with cell proliferation and with cytoplasmic dynamics.
IPs: María de la Cruz Muñoz Centeno y Sebastián Chávez de Diego
Otro personal adscrito al proyecto:
- Equipo de Investigación:
- José Enrique Pérez Ortín
- Xenia Peñate Salas
- Equipo de Trabajo:
- María José García Marcelo
- Gabriel Gutiérrez Pozo
- Abhyudai Singh
- Investigadores posdoctorales contratados:
- María del Carmen Ruger Herreros
- Esperanza Lisha Granado de la Calle
