핵 반점 특이적 hnRNP D

분자 신경변성 16권, 기사 번호: 66(2021) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

비정상적인 대체 접합은 노화 및 노화 관련 질병에 중요한 역할을 합니다. 이종 핵 리보핵단백질(hnRNP)은 RNA 접합 과정을 조절하는 것으로 알려졌습니다. hnRNP가 연령 관련 신경퇴행성 질환, 특히 알츠하이머병(AD)에 기여하는지 여부와 어떻게 기여하는지는 아직 파악하기 어렵습니다.

마우스 해마에서 hnRNP 계열 구성원인 hnRNP D-유사(L-DL)의 긴 이소형의 발현 패턴 및 세포/세포하 위치를 결정하기 위해 면역블로팅 및 면역염색을 수행했습니다. WT 마우스에서 L-DL의 하향 조절은 AAV 매개 shRNA 전달에 이어 기억 관련 행동 테스트에 의해 달성되었습니다. L-DL 상호작용체는 친화성 침전 및 질량 분석법으로 분석되었습니다. 대체 RNA 스플라이싱은 RNA-seq로 측정하고 생물정보학 기반 접근법으로 분석했습니다. APP/PS1 마우스에서 L-DL의 하향조절 및 상향조절은 AAV 매개 형질도입을 사용하여 수행되었습니다.

우리는 L-DL이 핵 얼룩에 특별히 국한되어 있음을 보여줍니다. L-DL 수치는 노화된 쥐 뇌의 해마에서 감소하고 L-DL의 하향 조절은 쥐의 인지 능력을 손상시킵니다. L-DL은 다른 반점 단백질을 모집하는 구조적 구성 요소 역할을 하며 RNA 접합을 변경하여 세포골격 및 시냅스 관련 유전자 발현을 조절합니다. 기계적으로 이러한 스플라이싱 변화는 U2 snRNP의 핵심 구성 요소인 SF3B3과 U2 snRNP의 RNA 결합을 안내하는 U2 스플라이스솜 단백질인 U2AF65의 L-DL 매개 상호 작용을 통해 조절됩니다. 또한, APP/PS1 마우스 두뇌에서는 L-DL 수준이 감소합니다. L-DL의 하향 조절은 기억력 결핍을 악화시키고 L-DL의 과발현은 시냅스 유전자 CAMKV의 대체 접합 및 발현을 조절함으로써 AD 마우스의 인지 기능을 향상시킵니다.

우리의 연구 결과는 hnRNP L-DL이 대체 RNA 접합을 조절하고 AD 관련 시냅스 기능 장애 및 기억력 저하에서 L-DL의 직접적인 역할을 확립하는 분자 메커니즘을 정의합니다.

대체 접합은 특정 조절기가 코어 접합 기계를 조절하여 다양한 접합 변형을 선택적으로 생성하는 프로세스입니다[1]. Pre-mRNA 스플라이싱은 5' 및 3' 스플라이스 부위(5'SS 및 3'SS)에서 스플라이스좀(spliceosome)으로 알려진 큰 리보핵단백질 복합체의 모집에 의존합니다. 일반적으로 3'SS는 스플라이시오솜 조립체에서 U2 보조 인자(U2AF)에 의해 결합되는데, 여기서 U2AF 작은 하위 단위 U2AF35는 3' SS에 결합하고 큰 하위 단위 U2AF65는 3' SS에 인접한 폴리피리미딘 관에 결합합니다[2] . U2AF65는 SF3B1, SF3B2 또는 SF3B3과 같은 핵심 U2 소형 핵 리보핵산단백질(U2 snRNP) 구성요소 스플라이싱 인자 3B(SF3B)와 상호작용하여 U2 snRNP의 분지 부위에 대한 결합과 후속 스플라이싱 복합체 형성 및 활성화를 촉진하여 결국 인트론 제거를 촉진합니다. ].

뇌 노화는 인지 기능 저하와 기억 상실을 동반하는 돌이킬 수 없는 생리적 과정입니다[4]. 노화는 신경퇴행성 질환 진행의 주요 위험 요소입니다[5, 6]. 뇌 노화 및 연령 관련 신경퇴행성 질환 동안 대체 접합이 전 세계적으로 변화한다는 증거가 늘어나고 있습니다[7]. 더욱이, 비정상적인 접합은 결함이 있거나 심지어 유해한 기능을 가진 불규칙한 접합 제품을 생성하고 노화 또는 연령 관련 질병에 기여합니다[8]. 예를 들어, 시냅스 후 밀도 단백질 95(PSD95)를 엑손 18에서 건너뛰면 조기 번역 종료를 갖는 스플라이싱 변이체가 생성되고, 이 스플라이싱 변이체는 넌센스 매개 부패(NMD) 경로를 통해 분해되기 쉬우며 결과적으로 PSD95 수준이 감소합니다. [9]. PSD95의 이러한 스플라이싱 변화는 폴리피리미딘 관 결합 단백질 1(PTBP1)에 의해 촉진되며, PTBP1의 수준은 노화 진행에 따라 상당히 증가합니다[10]. 이러한 발견은 연령 의존적 RNA 결합 단백질 매개 대체 접합이 노화 진행 중 시냅스 구조 및 기능의 변화에 ​​책임이 있음을 시사합니다. 아밀로이드 전구체 단백질을 β-아밀로이드(Aβ)로 촉매하는 β-분비효소 1을 코딩하는 BACE1은 노화 시 광범위한 대체 접합을 겪습니다[11, 12]. 그 결과, 전장 BACE1은 연령에 따른 증가를 보여 BACE1 수준이 증가하고 결과적으로 뇌에 Aβ가 축적됩니다[13]. 이는 연령 관련 인지 장애 및 AD 진행으로 이어집니다[14-16]. 특히, 프레세닐린 1(PS1)의 인트론 4의 돌연변이는 비정상적인 전사체와 여분의 트레오닌이 삽입된 전체 길이의 PS1을 생성하여 결과적으로 Aβ42 생성과 AD 병리를 촉진합니다[17, 18].