hnRNP D, специфичный для ядерных спеклов

Молекулярная нейродегенерация, том 16, Номер статьи: 66 (2021) Цитировать эту статью

4654 Доступа

8 цитат

15 Альтметрика

Подробности о метриках

Аберрантный альтернативный сплайсинг играет решающую роль в старении и возрастных заболеваниях. Сообщается, что гетерогенные ядерные рибонуклеопротеины (hnRNP) регулируют процесс сплайсинга РНК. Остается неясным, способствуют ли hnRNP возрастным нейродегенеративным заболеваниям, особенно болезни Альцгеймера (БА), и каким образом.

Иммуноблоттинг и иммуноокрашивание проводили для определения характера экспрессии и клеточной/субклеточной локализации длинной изоформы D-подобного hnRNP (L-DL), которая является членом семейства hnRNP, в гиппокампе мыши. Снижение уровня L-DL у мышей дикого типа было достигнуто с помощью AAV-опосредованной доставки shRNA с последующими поведенческими тестами, связанными с памятью. Интерактом L-DL анализировали методами аффинной преципитации и масс-спектрометрии. Альтернативный сплайсинг РНК измеряли с помощью RNA-seq и анализировали с помощью подходов, основанных на биоинформатике. Понижение и повышение уровня L-DL у мышей APP/PS1 осуществляли с использованием трансдукции, опосредованной AAV.

Мы показываем, что L-DL специфически локализован в ядерных спеклах. Уровни L-DL снижаются в гиппокампе мозга старых мышей, а снижение уровня L-DL ухудшает когнитивные функции у мышей. L-DL служит структурным компонентом для рекрутирования других спекл-белков и регулирует экспрессию генов, связанных с цитоскелетом и синапсами, путем изменения сплайсинга РНК. Механически эти изменения сплайсинга модулируются посредством L-DL-опосредованного взаимодействия SF3B3, основного компонента мяРНП U2, и U2AF65, белка сплайсосомы U2, который направляет связывание мяРНП U2 с РНК. Кроме того, уровни L-DL снижаются в мозге мышей APP/PS1. В то время как снижение уровня L-DL ухудшает дефицит памяти, а сверхэкспрессия L-DL улучшает когнитивные функции у мышей с AD, регулируя альтернативный сплайсинг и экспрессию синаптического гена CAMKV.

Наши результаты определяют молекулярный механизм, с помощью которого hnRNP L-DL регулирует альтернативный сплайсинг РНК, и устанавливают прямую роль L-DL в синаптической дисфункции, связанной с AD, и ухудшении памяти.

Альтернативный сплайсинг — это процесс, при котором определенные регуляторы модулируют механизм сплайсинга ядра для избирательной генерации различных вариантов сплайсинга [1]. Сплайсинг пре-мРНК основан на рекрутировании большого рибонуклеопротеинового комплекса, известного как сплайсосома, в 5'- и 3'-сайтах сплайсинга (5'SS и 3'SS). Обычно 3'SS связывается с помощью вспомогательных факторов U2 (U2AF) при сборке сплайсосомы, при этом малая субъединица U2AF U2AF35 связывается с 3' SS, а большая субъединица U2AF65 связывается с полипиримидиновым трактом, прилегающим к 3' SS [2] . U2AF65 взаимодействует с основным фактором сплайсинга 3B (SF3B) компонента малого ядерного рибонуклеопротеина U2 (U2 snRNP), таким как SF3B1, SF3B2 или SF3B3, чтобы способствовать связыванию мяРНП U2 с сайтами ветвей и последующему образованию и активации комплекса сплайсинга, в конечном итоге к удалению интрона [3]. ].

Старение мозга — необратимый физиологический процесс, сопровождающийся снижением когнитивных функций и потерей памяти [4]. Старение является основным фактором риска прогрессирования нейродегенеративных заболеваний [5, 6]. Все больше данных свидетельствует о глобальных изменениях в альтернативном сплайсинге при старении мозга и возрастных нейродегенеративных заболеваниях [7]. Более того, аберрантный сплайсинг производит нерегулярные продукты сплайсинга с дефектными или даже вредными функциями и способствует старению или возрастным заболеваниям [8]. Например, пропуск экзона 18 белка постсинаптической плотности 95 (PSD95) приводит к образованию варианта сплайсинга с преждевременным терминированием трансляции, и этот вариант сплайсинга склонен к деградации через путь нонсенс-опосредованного распада (NMD), что приводит к снижению уровня PSD95. [9]. Этому изменению сплайсинга PSD95 способствует белок 1, связывающий полипиримидиновый тракт (PTBP1), уровни которого значительно увеличиваются по мере прогрессирования старения [10]. Эти данные позволяют предположить, что возраст-зависимый альтернативный сплайсинг, опосредованный РНК-связывающими белками, ответственен за изменения в синаптической структуре и функции во время прогрессирования старения. BACE1, который кодирует β-секретазу 1, которая катализирует белок-предшественник амилоида в β-амилоид (Aβ), при старении подвергается обширному альтернативному сплайсингу [11, 12]. В результате полноразмерный BACE1 демонстрирует возрастное увеличение, что приводит к повышению уровня BACE1 и последующему накоплению Aβ в мозге [13]. Это приводит к возрастным когнитивным нарушениям и прогрессированию БА [14–16]. Примечательно, что мутация в интроне 4 пресенилина 1 (PS1) приводит к образованию аберрантного транскрипта и полноразмерного PS1 с вставкой дополнительного треонина, что, как следствие, способствует выработке Aβ42 и патологии AD [17, 18].