Polyhistidine repeats and Dyrk 1a: from the localization on the function

Abstract

PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the function<br/>El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat el d'esbrinar noves funcions de la proteína quinasa DYRK1A en el nucli cel.lular. Donat que el domini de repetició d'histidines de DYRK1A dirigeix la proteína al compartiment d'speckles nuclears, aquesta propietat ha estat utilitzada per adreçar aquesta pregunta. Els resultats obtinguts en aquesta tesi han permès proposar els homopolímers d'histidina com una nova i general senyal de localització a speckles nuclears. Proteïnes amb segments de polihistidines, la majoria d'elles factors de transcripció, mostren un comportament intranuclear dinàmic, compatible amb un model en el quèl diferents dominis d'interacció competeixen entre ells pel reclutament de la proteína a diferents subcompartiments nuclears. El mecanisme molecular que media l'acumulació a speckles de les proteïnes amb polihistines s'ha estudiat utilitzant DYRK1A com a model. Els resultats obtinguts exclouen la unió a l'RNA com a mecanisme de reclutament i concloure que, aquest, ocorre mitjançant la interacció amb proteïnes residents. S'han identificat dues noves proteïnes interactores per a DYRK1A, l'RNA polimerasa II i el factor de transcripció Brn-3b. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini C-terminal o CTD de l'RNA polimerasa II suggereix una funció directa de la quinasa en el procés de transcripció o del seu acoblament al processament d'RNAs missatgers. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini d'activació de Brn-3b sembla regular positivament l'activitat transcripcional d'aquest factor. Aquests resultats indiquen una funció activa de DYRK1A en la regulació de la transcripció gènica, tant directament sobre la maquinària transcripcional com indirectament, modulant l'activitat de factors de transcripció. <br/>PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the function<br/>The main objective of this thesis work has been to identify new roles for the protein kinase DYRK1A in the cell nucleus. Given that a histidine repeat in DYRK1A targets the protein to the nuclear speckle compartment, this property has been used as a tool to approach the question. The results obtained in this thesis work have allowed proposing homopolymeric histidine runs as a novel and general nuclear speckle-directing signal. Proteins with polyHistidine segments, mostly transcription factors, present a dynamic intranuclear behaviour compatible with a model in which distinct interacting domains compete for recruiting elements within the nucleus. The molecular mechanisms that mediate speckle accumulation have been studied in DYRK1A as a model system. The results allow excluding RNA binding as the recruiting mechanism and concluding that targeting is mediated by interaction with speckle-resident proteins. Two novel DYRK1A interactors have been identified during the study, the RNA polymerase II and the transcription factor Brn-3b. DYRK1A phosphorylation of the C-terminal domain or CTD of the RNA polymerase II suggests a direct role of DYRK1A on transcription or coupling of transcription with RNA processing. DYRK1A phosphorylation of Brn-3b within its activation domain seems to positively regulate Brn-3b transcriptional activity. These results confirm an active role for DYRK1A in gene transcription regulation both direct on the transcriptional machinery and indirect by modulating the activity of transcription factors.