Understanding the mechanism underlying splicing termination with mRNA re-splicing repressor

了解 mRNA 重新剪接阻遏物剪接终止的机制

• 批准号: 21K06024
• 负责人: 前田 明
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fujita Health University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06024/
• 关键词: 遺伝子発現制御; スプライシング; 癌; TSG101; mRNA再スプライシング; エクソン接合部複合体（EJC）; mRNA品質管理; スプライシング完了機構; mRNA前駆体スプライシング; エキシトロン; EJC; 遺伝子発現制御; スプライシング; 癌; TSG101; mRNA再スプライシング; エクソン接合部複合体（EJC）; mRNA品質管理; スプライシング完了機構; mRNA前駆体スプライシング; エキシトロン; EJC

私たちが発見した癌特異的なmRNA再スプライシング現象は、正常細胞におけるmRNA品質管理機構を解明につながる絶好のアプローチとなった。なぜなら、実際に正常細胞では一旦完成された成熟mRNAは再びスプライシングされない事実があるからだ。その未知の仕組みを紐解くことが、mRNA品質管理機構を解明につながる。一昨年、本研究のブレークスルーとなる成果が得られた。すなわち、mRNA再スプライシングを抑制する因子の本体が、エクソン接合部複合体（EJC, Exon Junction Complex）の中核３因子（eIF4A3, MAGOH, Y14/RBM8A）であると判明した。成熟mRNAはEJCが種々のRNA結合タンパク質の結合を誘導し、コンパクトに束ねられたmRNA蛋白質複合体（mRNP）を形成する。EJCがないと成熟mRNAはコンパクト構造をとれなくなり、スプライシング複合体（スプライソソーム）の再形成を許してしまう、と予想した。この仮説を証明するために、解析が容易なmRNA再スプライシングのモデル基質として、エキシトロン（エクソン内に埋没しているイントロン）を利用する。そのために、まずmRNA再スプライシングによって、エキシトロンが取り除かれることを証明しなければならない。EJC中核因子eIF4A3のノックダウン細胞において、エキシトロンが取り除かれるスプライシングが起こるかを、RNA-Seqデータから解析した。その結果、eIF4A3ノックダウンによって、多くのエキシトロン・スプライシングの促進が検出された。他のEJC中核因子であるRBM8AとMAGOHのノックダウンによっても同様の結果が得られたので、成熟mRNAにおける再スプライシングによって、エキシトロンが取り除かれることが示唆された。私たちは、mRNA再スプライシングの極小モデル基質としてエキシトロンが利用できると考えた。

我们发现的癌症特异性mRNA复发现象是阐明正常细胞中mRNA质量控制机制的极好方法。这是因为有一个事实，一旦在正常细胞中完成，就不会再次剪接成熟的mRNA。阐明这种未知机制将导致阐明mRNA质量控制机制。两年前，我们取得了结果，标志着这项研究的突破。也就是说，已经发现，抑制mRNA重复的因素的主体是外显子连接络合物（EJC）的核心三个因素（EIF4A3，MagOH，Y14/RBM8A）。在成熟的mRNA中，EJCS诱导各种RNA结合蛋白的结合，形成紧凑的捆绑mRNA蛋白复合物（MRNP）。我们预测，如果没有EJC，成熟的mRNA将不再能够采用紧凑的结构，并且允许剪接复合物（剪接体）的改革。为了证明这一假设，将激子（埋在外显子内的内含子）用作模型底物，以方便分析mRNA的重复。为此，必须首先证明通过mRNA重新启动消除激发子。分析了RNA-seq数据，以确定激发子的剪接是否发生在核心EJC因子EIF4A3的敲低细胞中。结果，通过EIF4A3敲低检测到许多激进剪接促进剂。通过敲低其他EJC核心因子RBM8A和MAGOH获得了类似的结果，这表明在成熟mRNA中进行重新启动会消除激发。我们认为激发可以用作mRNA重新启动的最小模型底物。