Developmentally regulated proteolysis of cytoplasmic polyA polymerase GLD-2

Abstract

Während der initialen Phase der transkriptionellen Repression in der Embryogenese hängt die Entwicklung der embryonalen Keimzellen hauptsächlich von maternalen RNA-regulatorischen Proteinen und mRNAs ab. Wird die transkriptionelle Aktivität durch das zygotische Genom übernommen, müssen diese maternalen Faktoren in den Keimzellen letztendlich terminiert werden. Diese Arbeit zeigt, dass in C. elegans das Proteasom die Proteinmenge der zytoplasmatischen Poly(A)-Polymerase GLD-2 in primordialen Keimzellen (PGCs) reguliert. Ebenso wurde GRIF-1, als eine in PGCs exprimierte TRIM32-verwandte Ubiquitin-Ligase zum Abbau von GLD-2 identifiziert. Dabei ist es bedeutend, dass nach einer Funktionsstörung von grif-1, Tiere mit einem „mortal“ Keimzellenphänotyp entstehen. Weiterhin wurde ein Nanos-abhängiger Regulationsweg aufgedeckt, welcher redundant mit GRIF-1 funktioniert und einen Abbau von maternalen Transkripten in PGCs befördert sowie das postembryonale Überleben von Keimzellen gewährleistet.

During an initial phase of transcriptional repression, embryonic germ cell development primarily depends on maternally donated RNA-regulatory proteins and their mRNA targets. However, to put the zygotic genome in charge, these maternal germline-intrinsic factors must be eventually terminated. This work found that the proteasome regulates the turnover of GLD-2 cytoPAP in PGCs of C. elegans. Moreover, it identified GRIF-1, a TRIM32-related ubiquitin ligase as a GLD-2 turnover factor in PGCs. Importantly, upon compromising grif-1’s functions by RNAi or CRISPR-induced loss-of-function mutations, these embryos produced animals with a mortal germline phenotype. Furthermore, this work revealed a Nanos-based pathway which acts redundantly with GRIF-1 to ensure turnover of maternal transcripts in PGCs and postembryonic germ cell survival. Together, the collected data describe molecular mechanisms via which protein turnover of GLD-2 cytoPAP promotes maternal-to-zygotic transition in PGCs.