LH
Lydia Hadjeras
Author with expertise in Ribosome Structure and Translation Mechanisms
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(100% Open Access)
Cited by:
3
h-index:
5
/
i10-index:
4
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
1

HRIBO - High-throughput analysis of bacterial ribosome profiling data

Rick Gelhausen et al.Apr 29, 2020
+5
S
F
R
Abstract Motivation Ribosome profiling (Ribo-seq) is a powerful approach based on ribosome-protected RNA fragments to explore the translatome of a cell, and is especially useful for the detection of small proteins (<=70 amino acids) that are recalcitrant to biochemical and in silico approaches. While pipelines are available to analyze Ribo-seq data, none are designed explicitly for the analysis of Ribo-seq data from prokaryotes, nor are they focused on the discovery of unannotated open reading frames (ORFs) in bacteria. Results We present HRIBO (High-throughput annotation by Ribo-seq), a workflow to enable reproducible and high-throughput analysis of bacterial Ribo-seq data. The workflow performs all required pre-processing and quality control steps. Importantly, HRIBO outputs annotation-independent ORF predictions based on two complementary bacteria-focused tools, and integrates them with additional features. This facilitates the rapid discovery of novel ORFs and their prioritization for functional characterization. Availability HRIBO is a free and open source project available under the GPL-3 license at: https://github.com/RickGelhausen/HRIBO
1
Citation3
0
Save
16

Attachment of the RNA degradosome to the inner cytoplasmic membrane of Escherichia coli prevents wasteful degradation of rRNA intermediates in ribosome assembly

Lydia Hadjeras et al.Jun 14, 2022
+8
I
M
L
Background RNase E has crucial roles in the initiation of mRNA degradation, the processing of ‘stable’ transcripts such as rRNA and tRNA, and the quality control of ribosomes. With over 20’000 potential cleavage sites, RNase E is a low specificity endoribonuclease with the capacity to cleave multiple times nearly every transcript in the cell. A large noncatalytic region in the C-terminal half of RNase E is the scaffold for assembly of the multienzyme RNA degradosome. The components of the RNA degradosome cooperate in the degradation of mRNA to oligoribonucleotides, which are then degraded to nucleotides by oligoribonuclease. Over the past decade, compelling evidence has emerged that the RNA degradosome is attached to the phospholipid bilayer of the inner cytoplasmic membrane by the Membrane Targeting Sequence (MTS), which is a 15-residue amphipathic alpha-helix located in the noncatalytic region of RNase E. Systematic proteomic analyses have identified RNase E as an inner membrane protein that can only be solubilized by disrupting the phospholipid bilayer with detergent. Important components of the mRNA degradation machinery are therefore membrane-attached. The reason for this cellular localization has until now been a mystery. Results We have constructed and characterized the rneΔMTS strain expressing ncRNase E (nucleo-cytoplasmic-RNase E), which is a soluble variant that is uniformly distributed in the interior of the cell. In the mutant strain, there is a slowdown in the rates of growth and mRNA degradation. Surprisingly, we have identified aberrant 20S and 40S ribosomal particles in the rneΔMTS strain that contain, respectively, precursors of 16S and 23S rRNA that have been ‘nicked’ by ncRNase E. Although intact ribosomes are resistant to RNase E cleavage in vitro , protein-free rRNA is readily degraded by RNase E. Partially unfolded ribosomes are susceptible to nicking by RNase E in vitro . We have mapped rRNA cleavage sites cRACE. In vivo and in vitro rRNA cleavages map to the same sites. The sequence of the cleavage sites matches the RNase E consensus sequence previously determined in a transcriptomic analysis that did not include rRNA. Construction of additional mutant strains demonstrated in vivo that fragments of 16S and 23S rRNA as well as a precursor of 5S rRNA are degraded in a pathway involving 3’ oligoadenylation and exonucleolytic digestion. A proteomic analysis showed that 17 small subunit proteins and 21 large subunit proteins are underrepresented in the 20S and 40S particles, respectively. Conclusions Ribosome biogenesis is a complex process involving co-transcriptional rRNA folding and r-protein binding in the nucleoid. Ribonucleoprotein intermediates are released from chromatin by RNase III cleavage. Maturation continues with the addition of ‘late’ proteins resulting in the compact rRNA structures found in mature 30S and 50S ribosomal subunits. Considering our experimental results, we propose that the physical separation of rRNA transcription in the nucleoid from the RNA degradosome on the inner cytoplasmic membrane protects intermediates in ribosome assembly from degradation. A corollary is that ribosome quality control normally occurs when defective ribosomal particles interact with the membrane-attached RNA degradosome. The rRNA degradation pathway described here is the same as described previously for RNase E-dependent degradation of mRNA. Since the pathway for rRNA degradation is the same as the pathway for mRNA degradation, the slowdown of mRNA degradation in the rneΔMTS strain could be due to competition by rRNA degradation. Since growth rate is limited by ribosome synthesis rate, the slow growth of the rneΔMTS strain is likely due to wasteful degradation of a proportion of newly synthesized rRNA. If r-proteins released by rRNA degradation are not recycled, then this would be an additional burden on cell growth. Avoiding a futile cycle in which rRNA intermediates in ribosome assembly are degraded likely explains why localization of RNase E homologues to the inner cytoplasmic membrane is conserved throughout the β- and γ-Proteobacteria. Importance In E. coli , transcription in the nucleoid, translation in the cytoplasm and initiation of mRNA degradation on the inner cytoplasmic membrane are physically separated. Despite the lack of internal membranes, this separation can be viewed as a compartmentalization of the bacterial cell. Our work shows that the inner membrane localization of the RNA degradosome restricts access of RNase E to intermediates in ribosome assembly. Thus, as in the eukaryotic cell, the architecture of the bacterial cell has an important role in the organization of cellular processes such as ribosome biogenesis, ribosome quality control, and mRNA degradation.
8

Small proteome of the nitrogen-fixing plant symbiontSinorhizobium meliloti

Lydia Hadjeras et al.Nov 12, 2022
+9
S
B
L
ABSTRACT The soil-dwelling plant symbiont Sinorhizobium meliloti is a major model organism of Alphaproteobacteria. Despite numerous detailed OMICS studies, information about small open reading frame (sORF)-encoded proteins (SEPs) is largely missing, because sORFs are poorly annotated, and SEPs are hard to detect experimentally. However, given that SEPs can fulfill important functions, cataloging the full complement of translated sORFs is critical for analyzing their roles in bacterial physiology. Ribosome profiling (Ribo-seq) can detect translated sORFs with high sensitivity, but is not yet routinely applied to bacteria because it must be adapted for each species. Here, we established a Ribo-seq procedure for S. meliloti 2011 based on RNase I digestion and detected translation for 60% of the annotated coding sequences during growth in minimal medium. Using ORF prediction tools based on Ribo-seq data, subsequent filtering, and manual curation, the translation of 37 non-annotated sORFs with ≤ 70 amino acids was predicted with high confidence. The Ribo-seq data were supplemented by mass spectrometry (MS) analyses from three sample preparation approaches and two integrated proteogenomic search databases (iPtgxDBs). Searches against a standard and a 20-fold smaller Ribo-seq data-informed custom iPtgxDB confirmed many annotated SEPs and identified 11 additional novel SEPs. Epitope tagging and Western blot analysis confirmed the translation of 15 out of 20 SEPs selected from the translatome map. Overall, by applying MS and Ribo-seq as complementary approaches, the small proteome of S. meliloti was substantially expanded by 48 novel SEPs. Several of them are conserved from Rhizobiaceae to Bacteria, suggesting important physiological functions.