RNA-binding and prion domains : The Yin and Yang of phase separation

Abstract

Biomolecular condensates act as indispensable membrane-less organelles for intracellular organization and regulation of biochemical reactions. Proteins and RNAs are known to phase separate into condensates, however the sequence domains that encode this process remain unclear. By means of computational tools and predictions, I systematically analysed the sequences of the human and yeast proteomes for phase separation ability. Furthermore, I experimentally evaluated the sequence domains of the yeast protein Pub1. My findings report that RNA-binding domains (RBDs) and prion-like domains (PrLDs) play different roles in the phase separation process. While one PrLD can lead the assembly, a combination of RBDs modulate the dynamicity of the condensate. The high interacting capacity of the PrLD explains the ability to recruit molecules into condensates but it also compromises homeostasis. This work sheds light on the principles behind formation and regulation of membrane-less organelles.

Els condensats biomoleculars actuen com a orgànuls sense membrana, organitzant el funcionament intern de la cèl·lula i regulant les reaccions bioquímiques que hi tenen lloc. Proteïnes i ARNs es separen en una fase diferent formant aquests condensats, però els dominis de les seves seqüències que propicien aquest procés encara no són clars. A través d’eines computacionals i de prediccions, he analitzat la habilitat de les seqüències del proteoma humà i de llevat de formar aquesta nova fase. A més, he avaluat experimentalment els dominis de la seqüència de Pub1, una proteïna de llevat. Els meus resultats indiquen que els dominis d’unió a ARN (RBDs) i els dominis similars a prions (PrLDs) tenen funcions diferents en el procés de separació de fases. Mentre que un PrLD pot liderar-ne la formació, diversos RBDs modulen les dinàmiques dintre del condensat. L’elevada capacitat d’interacció que tenen els PrLDs explica l’habilitat de reclutar molècules per formar condensats, però alhora compromet els equilibris i estabilitat cel·lulars (homeòstasi). La meva investigació revela informació sobre els principis que governen la formació i regulació d’orgànuls sense membrana.