Molecular mechanisms of msl2 mRNA translational regulation

Abstract

Regulation of msl2 translation is a key step in the modulation of X-chromosome dosage compensation. MSL2 is the limiting subunit of the dosage compensation complex, an assembly that promotes hyper-transcription of the single male X-chromosome to equalize expression of X-linked genes between males and females. In females, dosage compensation must be repressed for viability, and this is achieved in large part by translational repression of msl2 mRNA. The female-specific protein Sex-lethal (SXL) binds to both untranslated regions (UTRs) of the msl2 transcript to inhibit two steps of translation initiation: SXL bound to the 3’ recruits the co-factor UNR and inhibits ribosomal recruitment; SXL bound to the 5’ UTR inhibits ribosomal scanning by promoting the recognition of an upstream AUG. In the lab, we recently found that eIF3d is a target of the 3’UTR repressor complex. In this thesis, we show that eIF3d can be recruited to the mRNA even in the absence of a cap structure by virtue of its binding to msl2 5’ UTR. Our results suggest that recruitment of this factor to the mRNA by multiple routes may sensitize translation of msl2 to inhibition of eIF3d. In addition, we have identified residues of SXL important for 5’ UTR, but not 3’ UTR, -mediated repression. Analysis of SXL variants with mutations in these residues has led us to identify two factors as likely mediators of inhibition via the 5’ UTR. Interestingly, the location of these factors in the ribosome allows us to propose an integrated model for translational repression that explains coordinated inhibition of ribosome recruitment and scanning by SXL.

La regulación de la traducción de msl2 es un paso crucial en la modulación de la compensación de la dosis del cromosoma X. MSL2 es la subunidad limitante del complejo de compensación de dosis génica, un complejo que promueve la hiper-transcripción del único cromosoma X en machos para igualar la expresión de sus genes a la de hembras. La viabilidad de las hembras require que la compensación de dosis esté reprimida, y esto se consigue en gran parte por la represión de la traducción del ARNm que codifica para MSL2. La proteína específica de hembras Sex-lethal (SXL) se une a ambas regiones no traducidas (UTRs) del mensajero para inhibir dos etapas del inicio de la traducción: SXL unido al 3’ UTR recluta al co-factor UNR e inhibe el reclutamiento del ribosoma; SXL unido al 5’ UTR inhibe el escaneo del ribosoma al promover el reconocimiento de un uAUG. En el laboratorio, identificamos recientemente eIF3d como una diana del complejo represor unido al 3’ UTR. En esta tesis mostramos que eIF3d puede ser reclutado al ARNm incluso en ausencia del cap, gracias a su unión al 5’ UTR. Nuestros resultados sugieren que el reclutamiento de este factor al ARNm a través de varias rutas sensibiliza la traducción de msl2 a la inhibición de eIF3d. Además, hemos identificado resíduos de SXL importantes para la represión mediada por el 5’ pero no por el 3’ UTR. El análisis de variantes de SXL con mutaciones en estos resíduos nos ha permitido identificar dos factores como posibles mediadores de la inhibición por el 5’ UTR. Curiosamente, la localización de estos factores en el ribosoma nos permite proponer un modelo integrado para la inhibición coordinada del reclutamiento y escaneo del ribosoma por SXL.