Unraveling the functional roles of sftb-1/SF3B1 and prpf-4/PRPF4B in Caenorhabditis elegans splicing and human disease

Abstract

Caenorhabditis elegans provides a powerful experimental system for understanding fundamental questions in biomedical research, including the consequences of pre-mRNA splicing alterations. Here, we have applied CRISPR and RNA-sequencing technologies to investigate the functions of two evolutionary conserved splicing factors that have been linked to disease in different ways. We have established that cancer-related mutations in sftb-1 cause splicing alterations in C. elegans. The use of distinct alleles has uncovered novel synthetic lethal interactions between sftb-1 mutations and further perturbations in the U2 snRNP, while holding the potential to be expanded to other biological processes. Moreover, we have humanized an SFTB-1 domain to sensitize C. elegans to the splicing modulators pladienolide B and herboxidiene. Finally, we have initiated the functional characterization of the splicing regulatory kinase prpf-4 in this nematode by studying its dynamic subcellular location pattern and the requirement of its kinase activity during C. elegans development.

El nematode Caenorhabditis elegans és un sistema experimental que pot ajudar a resoldre qüestions fonamentals en recerca biomèdica, incloses les conseqüències d’alteracions en el processament de pre-ARN missatgers o splicing. En aquest treball, hem aplicat les tècniques de CRISPR i seqüenciació d’ARN per a investigar les funcions de dues proteïnes involucrades en splicing, les quals s’han conservat al llarg de l’evolució i s’han associat a diverses malalties de formes diferents. Hem observat que mutacions en el gen sftb-1 relacionades amb càncer alteren el procés de splicing en C. elegans. Mitjançant l’ús de diferents al·lels, hem descobert noves interaccions de letalitat sintètica entre mutacions en el gen sftb-1 i alteracions addicionals en el complex U2 snRNP. El sistema té el potencial de ser utilitzat per a identificar altres interaccions amb diferents processos biològics. A més, hem humanitzat un domini de la proteïna SFTB-1 per sensibilitzar els cucs als fàrmacs pladienolide B i herboxidiene, que actuen com a moduladors de l’splicing. Finalment, hem iniciat la caracterització funcional de la quinasa reguladora del procés de splicing prpf-4 en aquest nematode mitjançant l’estudi de la seva localització subcel·lular dinàmica i del requeriment de la seva activitat quinasa durant el desenvolupament de C. elegans.