Autoregulation of YB-1 protein synthesis in cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Y-box binding protein 1 (YB-1) regulates key cellular processes including transcription, translation, and DNA repair through interactions with nucleic acids and multiple protein partners. Its multifunctionality makes control of YB-1 levels critical for cellular homeostasis and adaptation to stress. YB-1 synthesis regulation occurs through gene transcription, protein stability (mediated by long noncoding RNAs), and translation of its mRNA. Autoregulation of YB-1 mRNA translation remains a controversial topic of research. Early in vitro studies pointed to a role for the 5' untranslated region (UTR) in inhibiting protein synthesis, but other studies have demonstrated the importance of YB-1 binding to the 3' UTR in translation repression. The controversy is compounded by the lack of confirmation of these mechanisms in cell cultures. Here, we demonstrate for the first time that YB-1 represses its own synthesis in cultured human cells. Using metabolic protein labeling and immunoprecipitation, we confirmed the effect of YB-1 on the translation of its mRNA. Experiments with reporter constructs showed that both untranslated regions of YB-1 mRNA are required for autoregulation, resolving contradictions existing in the literature. These results highlight a complex mechanism for the control of YB-1 levels, combining elements of the 5' and 3' UTRs of mRNA, and confirm their role in fine-tuning B-1 synthesis.

About the authors

V. S. Kachan

Laboratory of Experimental and Cellular Medicine, Moscow Institute of Physics and Technology

Email: lyabin@vega.protres.ru
Dolgoprudny, Moscow Region

I. A. Eliseeva

Group of Protein Biosynthesis Regulation, Institute of Protein Research of the Russian Academy of Sciences

Email: lyabin@vega.protres.ru
Pushchino, Moscow Region

A. I. Buyan

Group of Protein Biosynthesis Regulation, Institute of Protein Research of the Russian Academy of Sciences

Email: lyabin@vega.protres.ru
Pushchino, Moscow Region

D. N. Lyabin

Group of Protein Biosynthesis Regulation, Institute of Protein Research of the Russian Academy of Sciences

Email: lyabin@vega.protres.ru
Pushchino, Moscow Region

References

  1. Eliseeva, I. A., Kim, E. R., Guryanov, S. G., Ovchinnikov, L. P., and Lyabin, D. N. (2011) Y-box-binding protein 1 (YB-1) and its functions, Biochemistry (Moscow), 76, 1402-1433, https://doi.org/10.1134/S0006297911130049.
  2. Mordovkina, D., Lyabin, D. N., Smolin, E. A., Sogorina, E. M., Ovchinnikov, L. P., and Eliseeva, I. (2020) Y-Box binding proteins in mRNP assembly, translation, and stability control, Biomolecules, 10, 591, https://doi.org/10.3390/biom10040591.
  3. Lyabin, D. N., Eliseeva, I. A., and Ovchinnikov, L. P. (2014) YB-1 protein: functions and regulation, Wiley Interdiscip. Rev. RNA, 5, 95-110, https://doi.org/10.1002/wrna.1200.
  4. Lindquist, J. A., and Mertens, P. R. (2018) Cold shock proteins: from cellular mechanisms to pathophysiology and disease, Cell Commun. Signal., 16, 63, https://doi.org/10.1186/s12964-018-0274-6.
  5. Alkrekshi, A., Wang, W., Rana, P. S., Markovic, V., and Sossey-Alaoui, K. (2021) A comprehensive review of the functions of YB-1 in cancer stemness, metastasis and drug resistance, Cell Signal., 85, 110073, https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2021.110073.
  6. Johnson, T. G., Schelch, K., Mehta, S., Burgess, A., and Reid, G. (2019) Why be one protein when you can affect many? The multiple roles of YB-1 in lung cancer and mesothelioma, Front. Cell. Dev. Biol., 7, 221, https://doi.org/10.3389/fcell.2019.00221.
  7. Eliseeva, I. A., Sogorina, E. M., Smolin, E. A., Kulakovskiy, I. V., and Lyabin, D. N. (2022) Diverse regulation of YB-1 and YB-3 abundance in mammals, Biochemistry (Moscow), 87, S48-S167, https://doi.org/10.1134/S000629792214005X.
  8. Fukuda, T., Ashizuka, M., Nakamura, T., Shibahara, K., Maeda, K., Izumi, H., Kohno, K., Kuwano, M., and Uchiumi, T. (2004) Characterization of the 5'-untranslated region of YB-1 mRNA and autoregulation of translation by YB-1 protein, Nucleic Acids Res., 32, 611-622, https://doi.org/10.1093/nar/gkh223.
  9. Skabkina, O. V., Lyabin, D. N., Skabkin, M. A., and Ovchinnikov, L. P. (2005) YB-1 autoregulates translation of its own mRNA at or prior to the step of 40S ribosomal subunit joining, Mol. Cell. Biol., 25, 3317-3323, https://doi.org/10.1128/MCB.25.8.3317-3323.2005.
  10. Skabkina, O. V., Skabkin, M. A., Lyabin, D. N., and Ovchinnikov, L. P. (2004) P50/YB-1, a major protein of cytoplasmic mRNPs, regulates its own synthesis, Dokl. Biochem. Biophys., 395, 93-95, https://doi.org/10.1023/b:dobi.0000025554.28703.bf.
  11. Lyabin, D. N., Eliseeva, I. A., Skabkina, O. V., and Ovchinnikov, L. P. (2011) Interplay between Y-box-binding protein 1 (YB-1) and poly(A) binding protein (PABP) in specific regulation of YB-1 mRNA translation, RNA Biol., 8, 883-892, https://doi.org/10.4161/rna.8.5.16022.
  12. Ha, B., Lee, E. B., Cui, J., Kim, Y., and Jang, H. H. (2015) YB-1 overexpression promotes a TGF-beta1-induced epithelial-mesenchymal transition via Akt activation, Biochem. Biophys. Res. Commun., 458, 347-351, https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.01.114.
  13. Kim, E. R., Selyutina, A. A., Buldakov, I. A., Evdokimova, V., Ovchinnikov, L. P., and Sorokin, A. V. (2013) The proteolytic YB-1 fragment interacts with DNA repair machinery and enhances survival during DNA damaging stress, Cell Cycle, 12, 3791-3803, https://doi.org/10.4161/cc.26670.
  14. Lyabin, D. N., Eliseeva, I. A., Smolin, E. A., Doronin, A. N., Budkina, K. S., Kulakovskiy, I. V., and Ovchinnikov, L. P. (2020) YB-3 substitutes YB-1 in global mRNA binding, RNA Biol., 17, 487-499, https://doi.org/10.1080/15476286.2019.1710050.
  15. Lyabin, D. N., Smolin, E. A., Budkina, K. S., Eliseeva, I. A., and Ovchinnikov, L. P. (2021) Towards the mechanism(s) of YB-3 synthesis regulation by YB-1, RNA Biol., 18, 1630-1641, https://doi.org/10.1080/15476286.2020.1859243.
  16. Eliseeva, I., Vasilieva, M., and Ovchinnikov, L. P. (2019) Translation of human beta-actin mRNA is regulated by mTOR pathway, Genes (Basel), 10, 96, https://doi.org/10.3390/genes10020096.
  17. Martin, M. (2011) Cutadapt removes adapter sequences from high-throughput sequencing reads, EMBnet J., 17, 10-12, https://doi.org/10.14806/ej.17.1.200.
  18. Li, H. (2013) Aligning sequence reads, clone sequences and assembly contigs with BWA-MEM, arXiv, https://doi.org/10.48550/arXiv.1303.3997.
  19. Quinlan, A. R. (2014) BEDTools: the Swiss-army tool for genome feature analysis, Curr. Protoc. Bioinformatics, 47, 11.12.1-11.12.34, https://doi.org/10.1002/0471250953.bi1112s47.
  20. Lyabin, D. N., Eliseeva, I. A., and Ovchinnikov, L. P. (2012) YB-1 synthesis is regulated by mTOR signaling pathway, PLoS One, 7, e52527, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052527.
  21. Barreau, C., Dutertre, S., Paillard, L., and Osborne, H. B. (2006) Liposome-mediated RNA transfection should be used with caution, RNA, 12, 1790-1793, https://doi.org/10.1261/rna.191706.
  22. FANTOM Consortium and the RIKEN PMI and CLST (2014) A promoter-level mammalian expression atlas, Nature, 507, 462-470, https://doi.org/10.1038/nature13182.
  23. Suzuki, A., Kawano, S., Mitsuyama, T., Suyama, M., Kanai, Y., Shirahige, K., Sasaki, H., Tokunaga, K., Tsuchihara, K., Sugano, S., Nakai, K., and Suzuki, Y. (2018) DBTSS/DBKERO for integrated analysis of transcriptional regulation, Nucleic Acids Res., 46, D229-D238, https://doi.org/10.1093/nar/gkx1001.
  24. Peterman, E. L., Ploessl, D. S., Love, K. S., Sanabria, V., Daniels, R. F., Johnstone, C. P., Godavarti, D. R., Kabaria, S. R., Oakes, C. G., Pai, A. A., and Galloway, K. E. (2025) High-resolution profiling reveals coupled transcriptional and translational regulation of transgenes, Nucleic Acids Res., 53, gkaf528, https://doi.org/10.1093/nar/gkaf528.
  25. Lai, W. C., Kayedkhordeh, M., Cornell, E. V., Farah, E., Bellaousov, S., Rietmeijer, R., Salsi, E., Mathews, D. H., and Ermolenko, D. N. (2018) mRNAs and lncRNAs intrinsically form secondary structures with short end-to-end distances, Nat. Commun., 9, 4328, https://doi.org/10.1038/s41467-018-06792-z.
  26. Wang, J. Z., Zhu, H., You, P., Liu, H., Wang, W. K., Fan, X., Yang, Y., Xu, K., Zhu, Y., Li, Q., Wu, P., Peng, C., Wong, C. C., Li, K., Shi, Y., Zhang, N., Wang, X., Zeng, R., Huang, Y., Yang, L., Yang, L., Wang, Z., and Hui, J. (2022) Upregulated YB-1 protein promotes glioblastoma growth through a YB-1/CCT4/mLST8/mTOR pathway, J. Clin. Invest., 132, e146536, https://doi.org/10.1172/JCI146536.
  27. Lyabin, D. N., Nigmatullina, L. F., Doronin, A. N., Eliseeva, I. A., and Ovchinnikov, L. P. (2013) Identification of proteins specifically interacting with YB-1 mRNA 3' UTR and the effect of hnRNP Q on YB-1 mRNA translation, Biochemistry (Moscow), 78, 651-659, https://doi.org/10.1134/S0006297913060102.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».