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.2014年9月5日;345(6201):1139-45.
doi:10.1126/science.1254917。 Epub 2014年7月31日。

C9orf72重复序列编码的多肽结合核仁,阻碍RNA生物生成,并杀死细胞

附属机构

C9orf72重复序列编码的多肽结合核仁,阻碍RNA生物生成,并杀死细胞

伊尔敏·昆等。 科学类. .

摘要

许多控制信使前RNA剪接的RNA调节蛋白含有丝氨酸:精氨酸(SR)重复序列。在这里,我们发现这些SR结构域结合的水凝胶液滴由异质核糖核蛋白A2(hnRNPA2)低复杂结构域的纤维聚合物组成。当SR结构域被CDC2-like激酶1和2(CLK1/2)磷酸化时,水凝胶结合被逆转。将丝氨酸转变为甘氨酸的SR结构域突变变异体(SR-to-GR变异体)也与hnRNPA2水凝胶结合,但不受CLK1/2的影响。当在哺乳动物细胞中表达时,这些变体结合核仁。神经退行性疾病中改变的C9orf72基因相关扩增重复序列的正、反义转录物的翻译产物编码GRn和PRn重复多肽。这两种肽均与hnRNPA2水凝胶结合,与CLK1/2活性无关。当应用于培养细胞时,这两种肽都进入细胞,迁移到细胞核,结合核仁,并毒害RNA生物生成,导致细胞死亡。

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数字

图1
图1。CLK1/2介导mCherry:hnRNPA2水凝胶滴中GFP-融合SR结构域的释放
将融合到hnRNPA2低复杂度结构域的mCherry组成的水凝胶液滴与融合到SRSF2 SR结构域的GFP蛋白溶液孵育(A类)或SRSF2G1/G2号机组(B类). 这两种GFP蛋白与mCherry:hnRNPA2水凝胶结合良好,水凝胶滴外围捕获的GFP信号揭示了这一点(22)。在与CLK1或CLK2培养过夜后,SRSF2的前结合GFP融合SR结构域在ATP存在下从mCherry:hnRNPA2水凝胶中释放[第三和第五组(A)]。GFP融合到SRSF2的SR域G1/G2号机组对CLK1/2介导的水凝胶释放具有抗性[(B)的第三和第五幅]。
图2
图2。SRSF2的固有或S-to-G突变变体定位于不同的核点
与天然全长SRSF2或SRSF2连接的GFP融合蛋白G1号,SRSF2G2级或SRSF2G1/G2号机组突变体在U2OS细胞中转染(A类)或存在(B类)共表达mCherry:CLK1融合蛋白。天然SRSF2蛋白定位于核斑点,并在共转染mCherry:CLK1存在下分散到核质中。SRSF2G1号和SRSF2G2级通过与核仁标记物Fibrillian特异性抗体共同染色推断出核仁的突变体。SRSF2G1号在mCherry:CLK1存在下,突变体从核仁部分重新分配到细胞质。SRSFG2级在mCherry:CLK1存在下,突变体从核仁部分重新分配到核质。mCherry:CLK1的共表达对SRSF2的核仁定位没有影响G1/G2号机组突变体。
图3
图3。C9ORF72己核苷酸重复扩增翻译产物与mCherry:hnRNPA2水凝胶滴的结合
将GFP连接到SR、GR或PR聚合物的20个重复序列的重组融合蛋白(GFP:SR20,GFP:希腊20或GFP:PR20)应用于含有mCherry:hnRNPA2水凝胶滴的滑动室。在4°C下培养过夜后,所有三种蛋白质都被捕获到水凝胶滴的外围(顶部面板)。当与含有CLK1或CLK2蛋白激酶酶的反应混合物培养时,预结合GFP:SR20以ATP依赖的方式从水凝胶中释放。GFP:希腊20或GFP:PR20预结合mCherry:hnRNPA2水凝胶滴对CLK1或CLK2的释放具有免疫性,即使存在ATP。
图4
图4。合成GR20和公关20肽结合核仁杀死细胞
(A类)含有GR或PR(GR)20个重复序列的肽20或公关20分别合成含有HA表位标签并应用于培养的U2OS癌细胞(左面板)或人类星形胶质细胞(右面板)。细胞被固定并用HA反应抗体(绿色信号)或核仁蛋白纤维蛋白抗体(红色信号)染色。两个GR20和公关20与核仁显著相关的合成肽。U2OS细胞存活率的测量结果显示,两种PR都有毒性反应20(B类)和GR20(C类)合成肽。在PR初始治疗后72或12小时测量细胞活力20或GR20分别是。在GR的情况下20肽,每2小时更换一次培养基,补充新鲜肽。公关部20和GR20合成肽用IC杀死U2OS细胞50分别为5.9和8.4μM。
图5
图5。公关的影响20RNA加工肽
PR中RAN GTPase、PTX3、NACA和GADD45A转录本的异常剪接20-处理后的细胞通过RT-PCR(A到D)进行验证。示意图显示正常拼接(黑线)或错误拼接(红线)。面板(D)中的粗体红线表示内含子保留。(A类)RAN GTPase转录本的RT-PCR分析:箭头表示正常转录本(252 bp),箭头表示外显子2跳过转录本(212 bp)。(B类)PTX3转录物的RT-PCR分析:箭头表示正常转录物(844 bp),箭头表示外显子2跳过转录物(442 bp)。(C类)NACA转录物的RT-PCR分析:箭头表示正常转录物(386 bp),箭头表示5′UTR异常转录物(314 bp)。(D类)GDD45A转录物的RT-PCR分析:箭头表示正常转录物(573 bp),箭头表示内含子保留转录物(1283 bp)。(E类)根据RNA-seq数据测量的RNA丰度散点图(上图)。X轴表示RNA丰度(log2(FPKM)),Y轴对应于PR的RNA丰度20处理过的样品。每个点代表一个mRNA物种,绿色点代表单个核糖体蛋白基因的转录本。PR间RNA丰度变化的分布20处理后的样品和对照样品显示在E的底部面板中。黑线表示所有基因的分布,绿线表示核糖体蛋白基因的分布。PR显著上调核糖体蛋白基因家族成员的表达20处理(P(P)<2.2e-16,Kolmogorov–Smirnov试验)。(如果)PR中的异常核糖体RNA(rRNA)处理20-经qPCR分析的处理细胞。数据被绘制为相对于对照的归一化倍数变化,误差由一式三份实验的标准偏差表示。Y轴表示相对于未处理对照的折叠变化。直方图下方X轴上的黑色条表示45S、18S-5′连接、18S、18S-3′连接、5.8S-5′接头、5.8S、5.8S-3′接头、28S-5′接合和28S rRNA(从左到右)的qPCR引物的大致位置。
图6
图6。PR暴露后人星形胶质细胞EAAT2剪接的改变20合成肽
(A类)正常和异常剪接的EAAT2转录本揭示了外显子9跳跃和内含子7保留的位置。箭头表示用于EAAT2转录物RT-PCR的引物(22)。(B类)从暴露于0、10μM或15μM合成PR的人类星形胶质细胞中制备的RNA20用PCR引物诊断正常EAAT2转录本(箭头)、外显子9跳过变异(黑色箭头)或内含子7保留变异(灰色箭头)来检测肽。在对照细胞中未观察到异常EAAT2转录物。细胞暴露于10μM合成PR 36小时20该肽显示等量的外显子9跳过和内含子7保留异常转录物。细胞暴露于15μM合成PR 36小时20肽显示出外显子9跳过的EAAT2转录物的数量显著增加。(C类)特异于第9外显子跳过和第7内含子保留异常EAAT2转录物的Southern blot探针显示了特异于每个mRNA亚型的PCR产物的专属标记。人类星形胶质细胞暴露于0、3μM、10μM或30μM水平的合成PR20肽6小时。在PCR扩增和凝胶电泳后,PCR产物被印在硝酸纤维素上,并与异形特异性探针杂交(22)。

中的注释

  • 细胞生物学。ALS中的信息流堵塞。
    Paul JW,Gitler AD。 Paul JW等人。 科学。2014年9月5日;345(6201):1118-9。doi:10.1212/science.1259461。 科学。2014 PMID:25190778 没有可用的摘要。

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