Increasing a protein concentration in solution to the required level, without causing aggregation and precipitation is often a challenging but important task, especially in the field of structural biology; as little as 20% of nonmembrane proteins have been found to be suitable candidates for structural studies predominantly due to poor protein solubility. We demonstrate here that simultaneous addition of charged amino acids l-Arg and l-Glu at 50 mM to the buffer can dramatically increase the maximum achievable concentration of soluble protein (up to 8.7 times). These amino acids are effective in preventing protein aggregation and precipitation, and they dramatically increase the long-term stability of the sample; additionally, they protect protein samples from proteolytic degradation. Specific protein−protein and protein−RNA interactions are not adversely affected by the presence of these amino acids. These additives are particularly suitable for situations where high protein concentration and long-term stability are required, including solution-state studies of isotopically labeled proteins by NMR.

GGGGCC repeat expansions of C9orf72 represent the most common genetic variant of amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal degeneration, but the mechanism of pathogenesis is unclear. Recent reports have suggested that the transcribed repeat might form toxic RNA foci that sequester various RNA processing proteins. Consensus as to the identity of the binding partners is missing and whole neuronal proteome investigation is needed. Using RNA fluorescence in situ hybridization we first identified nuclear and cytoplasmic RNA foci in peripheral and central nervous system biosamples from patients with amyotrophic lateral sclerosis with a repeat expansion of C9orf72 (C9orf72+), but not from those patients without a repeat expansion of C9orf72 (C9orf72−) or control subjects. Moreover, in the cases examined, the distribution of foci-positive neurons correlated with the clinical phenotype (t-test P < 0.05). As expected, RNA foci are ablated by RNase treatment. Interestingly, we identified foci in fibroblasts from an asymptomatic C9orf72+ carrier. We next performed pulldown assays, with GGGGCC5, in conjunction with mass spectrometry analysis, to identify candidate binding partners of the GGGGCC repeat expansion. Proteins containing RNA recognition motifs and involved in splicing, messenger RNA nuclear export and/or translation were significantly enriched. Immunohistochemistry in central nervous system tissue from C9orf72+ patients with amyotrophic lateral sclerosis demonstrated co-localization of RNA foci with SRSF2, hnRNP H1/F, ALYREF and hnRNP A1 in cerebellar granule cells and with SRSF2, hnRNP H1/F and ALYREF in motor neurons, the primary target of pathology in amyotrophic lateral sclerosis. Direct binding of proteins to GGGGCC repeat RNA was confirmed in vitro by ultraviolet-crosslinking assays. Co-localization was only detected in a small proportion of RNA foci, suggesting dynamic sequestration rather than irreversible binding. Additional immunohistochemistry demonstrated that neurons with and without RNA foci were equally likely to show nuclear depletion of TDP-43 (χ2P = 0.75) or poly-GA dipeptide repeat protein inclusions (χ2P = 0.46). Our findings suggest two non-exclusive pathogenic mechanisms: (i) functional depletion of RNA-processing proteins resulting in disruption of messenger RNA splicing; and (ii) licensing of expanded C9orf72 pre-messenger RNA for nuclear export by inappropriate association with messenger RNA export adaptor protein(s) leading to cytoplasmic repeat associated non-ATG translation and formation of potentially toxic dipeptide repeat protein.

Somites are formed progressively from the presomitic mesoderm (PSM) in a highly regulated process according to a strict periodicity driven by an oscillatory mechanism. The Notch and Wnt pathways are key components in the regulation of this somitic oscillator and data from Xenopus and zebrafish embryos indicate that the Notch-downstream target Nrarp participates in the regulation of both activities. We have analyzed Nrarp/nrarp-a expression in the PSM of chick, mouse and zebrafish embryos, and we show that it cycles in synchrony with other Notch regulated cyclic genes. In the mouse its transcription is both Wnt- and Notch-dependent, whereas in the chick and fish embryo it is simply Notch-dependent. Despite oscillating mRNA levels, Nrarp protein does not oscillate in the PSM. Finally, neither gain nor loss of Nrarp function interferes with the normal expression of Notch-related cyclic genes.

Abstract Background Splicing in 3’ untranslated regions (3’ UTRs) is generally considered a signal to elicit transcript degradation via nonsense-mediated decay (NMD) due to the presence of an exon junction complex (EJC) downstream of the stop codon. However, 3’ UTR intron (3UI)-containing transcripts are widespread and highly expressed in both normal tissues and cancers. Results Here we present and characterise a novel transcriptome assembly built from 7897 solid tumour and normal samples from The Cancer Genome Atlas. We identify thousands of 3UI-containing transcript isoforms, many of which are expressed across multiple cancer types. We find that the expression of core NMD component UPF1 negatively correlates with global 3UI splicing between normal samples, however this correlation is lost in colon cancer. We find that 3UIs found exclusively within 3’ UTRs ( bona-fide 3UIs) are not predominantly NMD-sensitising, unlike introns present in 3’ UTRs due to premature termination. We identify HRAS as an example where 3UI splicing rescues the transcript from NMD. Bona-fide , but not premature termination codon (PTC) carrying 3UI-transcripts are spliced more in cancer samples compared to matched normals in the majority of cancer types analysed. In colon cancer, differentially spliced 3UI-containing transcripts are enriched in the canonical Wnt signalling pathway, with CTNNB1 being the most over-spliced in colon cancer compared to normal. We show that manipulating Wnt signalling can further regulate splicing of Wnt component transcript 3’ UTRs. Conclusions Our results indicate that 3’ UTR splicing is not a rare occurrence, especially in colon cancer, where 3’ UTR splicing regulates transcript expression in EJC-dependent and independent manners.

During gene expression, RNA export factors are mainly known for driving nucleocytoplasmic transport. Whilst early studies suggested that the Exon Junction Complex provides a binding platform for them, subsequent work proposed that they are only recruited by the Cap-Binding Complex to the 5′ end of RNAs, as part of TREX. Using iCLIP, we show that the export receptor Nxf1 and two TREX subunits, Alyref and Chtop, are actually recruited to the whole mRNA co-transcriptionally via splicing but before 3′-end processing. Consequently, Alyref alters splicing decisions and Chtop regulates alternative polyadenylation. Alyref is recruited to the 5′-end of RNAs by CBC and our data reveal subsequent binding to RNAs near EJCs. We demonstrate eIF4A3 stimulates Alyref deposition not only on spliced RNAs close to EJC sites, but also single exon transcripts. Our study reveals mechanistic insights into the co-transcriptional recruitment of mRNA export factors and how this shapes the human transcriptome.

Abstract We previously showed that the germ cell specific nuclear protein RBMXL2 represses cryptic splicing patterns during meiosis and is required for male fertility. It has remained unknown whether RBMXL2 evolved its role in splicing repression to deal with the transcriptionally permissive environment of meiosis or might fulfil a function required in all cells. RBMXL2 evolved from the X-linked RBMX gene, which is silenced during meiosis due to sex chromosome inactivation. Here we find that like RBMXL2, RBMX primarily operates as a splicing repressor in somatic cells, and specifically regulates a distinct class of exons that exceed the median human exon size. RBMX protein-RNA interactions are enriched within ultra-long exons, particularly within genes involved in genome stability, and RBMX represses the selection of cryptic splice sites that would compromise gene function. These similarities in overall function suggested that RBMXL2 during meiosis might replace the otherwise ubiquitous RBMX protein. To test this prediction we carried out inducible expression of RBMXL2 and the more distantly related RBMY protein in somatic cells, finding each could rescue aberrant patterns of RNA processing in response to RBMX depletion. The C-terminal disordered domain of RBMXL2 is sufficient to rescue proper splicing control after RBMX depletion. Our data indicate that RBMXL2 replaces RBMX during meiosis, and these proteins have maintained parallel roles that must have been conserved over at least 200 million years of mammalian evolution. We propose RBMX family proteins are important for the splicing inclusion of ultra-long exons because these are particularly susceptible to disruption by cryptic splice site selection.

Abstract Integrator cleaves nascent RNA, triggering RNA polymerase II transcription termination, but how cleavage is regulated is poorly understood. Here we show hnRNPUL1 ensures efficient Integrator-mediated cleavage of nascent RNA downstream of snRNA genes and, in the case of U2 snRNA, binds a terminal stem-loop involved in this process. In the nucleoplasm, hnRNPUL1 binds U4 snRNA and SART3 and enables efficient reformation of the U4:U6 di-snRNP for further rounds of pre-mRNA splicing. Sustained hnRNPUL1 loss leads to reduced levels of snRNAs, defects in histone mRNA 3′ end processing and loss of Cajal bodies. hnRNPUL1 binds RNA through multiple domains, including a globular central domain comprising tightly juxtaposed SPRY and dead polynucleotide kinase folds. This latter fold allows binding to 5′-monophosphorylated RNAs in a mutually exclusive manner with ATP binding and functions as an XRN2 antagonist when overexpressed. We identify a cohort of amyotrophic lateral sclerosis patients harbouring disruptive mutations in hnRNPUL1. SMN loss in spinal muscular atrophy and hnRNPUL1 loss both disrupt snRNP biogenesis, leading to motor neuron death, suggesting a common aetiology.

Abstract The epitranscriptomic modification N 6 -methyladenosine (m 6 A) is a ubiquitous feature of the mammalian transcriptome. It modulates mRNA fate and dynamics to exert regulatory control over numerous cellular processes and disease pathways, including viral infection. Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) reactivation from the latent phase leads to redistribution of m 6 A topology upon both viral and cellular mRNAs within infected cells. Here we investigate the role of m 6 A in cellular transcripts upregulated during KSHV lytic replication. Results show that m 6 A is crucial for the stability of the GPRC5A mRNA, whose expression is induced by the KSHV latent-lytic switch master regulator, the replication and transcription activator (RTA) protein. Moreover, we demonstrate that GPRC5A is essential for efficient KSHV lytic replication by directly regulating NFκB signalling. Overall, this work highlights the central importance of m 6 A in modulating cellular gene expression to influence viral infection. Author Summary Chemical modifications on mRNA, such as m 6 A, are functionally linked to all stages of mRNA metabolism and regulate a variety of biological processes. As such, m 6 A modification offers unique possibilities for viruses to modulate both viral and host gene expression. m 6 A has been identified on transcripts encoded by a wide range of viruses and studies to investigate m 6 A function have highlighted distinct roles in virus life cycles. In addition, cellular transcripts undergoing differential m 6 A status during infection may also be important for virus replication. In this study we investigate the impact of differential m 6 A modification in host transcripts during KSHV lytic replication, by identifying transcripts with altered methylation profiles between latent and lytic replication programmes. We show that increased m 6 A content in one of these cellular mRNAs, GPRC5A , enhances its stability and correlates with increased abundance during KSHV lytic replication. Moreover, the importance of GPRC5A is demonstrated by depletion studies, showing that GPRC5A enhances KSHV lytic replication by inhibiting cell signalling pathways.

Abstract Despite the nuclear localization of the m 6 A machinery, the genomes of multiple exclusively-cytoplasmic RNA viruses, such as chikungunya (CHIKV) and dengue (DENV), are reported to be extensively m 6 A-modified. However, these findings are mostly based on m 6 A-seq, an antibody-dependent technique with a high rate of false positives. Here, we addressed the presence of m 6 A in CHIKV and DENV RNAs. For this, we combined m 6 A-seq and the antibody-independent SELECT and nanopore direct RNA sequencing techniques with functional, molecular, and mutagenesis studies. Following this comprehensive analysis, we found no evidence of m 6 A modification in CHIKV or DENV transcripts. Furthermore, depletion of key components of the host m 6 A machinery did not affect CHIKV or DENV infection. Moreover, CHIKV or DENV infection had no effect on the m 6 A machinery’s localization. Our results challenge the prevailing notion that m 6 A modification is a general feature of cytoplasmic RNA viruses and underscore the importance of validating RNA modifications with orthogonal approaches.