NEW INSIGHTS ON RIBOSOME BIOGENESIS: THE CRITICAL ROLE OF HFQ AND RNASE R ON RRNA QUALITY CONTROL

RNase R and Hfq are two important proteins that are implicated in post-transcrip-tional gene expression that also integrate the bacterial RNA degradation mechanisms. RNase R is known to preferably bind to polyadenylated 3’-end tails of RNAs besides being also capable of degrading structured RNA molecules. Hfq also preferably binds to polyadenylated stretches near structured RNA regions. The apparent sharing of substrates has prompted us to further investigate the role of both these proteins in RNA degradation. In this work we have found evidence of a possible functional cooperation between RNase R and Hfq. Cells lacking these proteins were found to accumulate products of ribosomal RNA degradation. Our data also indicates accumulation of rRNA precursors of the 16S, 23S and 5S ribosomal RNAs, yielding immature RNA molecules. The ribo-somal biogenesis is a complex and precise process by which the ribosomes are generated and assembled. Our data evidences drastic defects in ribosomal biogenesis when both Hfq and RNase R are absent. In the Δhfq Δrnr double mutant, ribosomal profiles are shown to be defective as the amount of 70S particles in this mutant is lowered. The synergetic role between this proteins is further supported by our data concerning protein interaction assays. Here we have shown that RNase R and Hfq interact directly with each other, which nicely expands the interaction network of both these proteins. Taken all together, we provide evidence of a possible new RNA degradation pathway that imply the cooper-ative action of both the exoribonuclease RNase R and the RNA chaperone Hfq and that RNase R was found to be the major exoribonuclease for the removal of accumulated rRNA fragments in the absence of Hfq.As proteínas RNase R e Hfq são duas importantes proteínas implicadas na regu-lação pós-transcricional da expressão génica e integram ainda mecanismos bacterianos de degradação de RNA. A proteína RNase R liga-se preferencialmente a caudas poliade-niladas na extremidade 3’ de moléculas de RNA, estando ainda envolvida na degradação de RNAs estruturados. A proteína Hfq também interage preferencialmente com extremi-dades poliadeniladas perto de regiões estruturadas do RNA. Esta aparente partilha de substratos levou-nos a investigar o papel destas duas proteínas na degradação de RNA. Neste estudo apresentamos indícios de uma possível cooperação funcional entre as proteínas RNase R e Hfq. Na ausência de ambas as referidas proteínas foi observada a acumulação de fragmentos provenientes da degradação de RNA ribossomal. A acumula-ção de precursores dos rRNAs 16S, 23S e 5S foi ainda observada nestas condições, le-vando ao aumento de moléculas de RNA imaturas. A biogénese ribossomal é um processo complexo e preciso pelo qual os ribossomas são sintetizados e montados. Os nossos dados evidenciam defeitos drásticos na biogénese ribossomal aquando da ausência das proteínas Hfq e RNase R. No duplo mutante Δhfq Δrnr os perfis ribossomais encontram-se altera-dos verificando-se uma redução na quantidade de partículas 70S. O papel sinergético en-tre ambas as proteínas é ainda suportado pelos nossos dados relacionados com a interac-ção proteica. Mostramos aqui que as proteínas RNase R e Hfq interagem directamente expandindo assim a rede de interações de ambas. Em suma, fornecemos evidências que apontam para uma possível nova via de degradação de RNA que implica a cooperação da exoribonuclease RNase R com a chaperon de RNA Hfq, e onde proteína RNase R é a principal exoribonuclease responsável pela remoção de tais fragmentos quando a proteína Hfq está ausente