New factors involved in translational regulation of Drosophila melanogaster msl2 mRNA

Abstract

Unequal dosage of X-linked genes between males (XY) and females (XX) is balanced by dosage compensation mechanisms. In Drosophila melanogaster, the dosage compensation complex specifically induces a 2-fold hypertranscription of X chromosomal genes in males, whereas in female flies the complex fails to assemble due to lack of the limiting complex subunit MSL2. An intricate silencing mechanism orchestrated by the female-specific protein Sex-lethal (SXL) represses the translation of msl2 mRNA. SXL function in translational control is based on the binding of the protein to the mRNA untranslated regions (UTRs) which leads, among other effects, to the recruitment of the SXL co-factor UNR to the 3'UTR of msl2 and to inhibition of ribosome recruitment. How ribosome recruitment is inhibited by the SXL/UNR complex is unknown. In our research, we identified a new SXL co-factor, the protein Hrp48. This protein binds to a critical region in the 3'UTR of msl2 mRNA and interacts with SXL and UNR. Transfection and in vitro translation experiments indicated that Hrp48 cooperates with SXL to repress msl2 translation. In a proteomics search, we found a number of factors associated with Hrp48. One of them was eIF3d, a non-core subunit of the eukaryotic initiation factor 3 (eIF3). Reporter assays indicated that eIF3d is specifically required for efficient translation of msl2 mRNA, and is a target of SXL-mediated translational repression. These results uncover a novel co-factor in msl2 translational control and identify its target in the translation initiation machinery. The data illustrate how a general translation factor (eIF3) serves message-specific translational control.

Las diferencias en la dosis de genes ligados al cromosoma X entre machos (XY) y hembras (XX) se compensan mediante un proceso conocido como compensación de dosis génica. En Drosophila melanogaster, un complejo multimérico es el encargado de regular la dosis génica mediante la hiper-transcripción del cromosoma X en los machos, mientras que en las hembras la ausencia de una subunidad (MSL2) previene la formación de este complejo y, por tanto, la compensación de dosis. A través de un intrincado mecanismo de silenciamiento, la proteína Sex-lethal (SXL), únicamente existente en hembras, reprime la traducción del mRNA que codifica para msl2. En este proceso, SXL reconoce regiones no traducidas (UTRs) del mRNA promoviendo, entre otros efectos, la unión del cofactor UNR al 3’ UTR de msl2 e inhibiendo el reclutamiento de la maquinaria ribosomal. El mecanismo que subyace al bloqueo del reclutamiento del ribosoma por el complejo SXL/UNR se desconoce. En este trabajo de investigación, hemos identificado un nuevo cofactor de SXL, la proteína Hrp48. Esta proteína se une a una región crítica en el 3’ UTR del mRNA de msl2 interactuando con SXL y UNR. Experimentos de traducción in vitro y de transfección de células en cultivo muestran que Hrp48 coopera con SXL en la represión de la traducción de msl2. Mediante un análisis proteómico, hemos encontrado un número de factores asociados a Hrp48. Uno de ellos es eIF3d, una subunidad del factor de iniciación eucariótico 3 (eIF3). Ensayos con genes reporteros indican que eIF3d promueve la traducción de msl2, mientras que es dispensable para la traducción de otros mRNAs. Además, eIF3d es necesario para la represión de la traducción mediada por SXL. Estos resultados identifican un nuevo cofactor en el control de la traducción de msl2 y su diana en la maquinaria de iniciación de la traducción. Los datos muestran como un factor general de traducción (eIF3d) puede controlar específicamente la expresión de mensajeros concretos.