RNA G-quadruplex二次構造はRNA結合タンパク質hnRNPFを介してオルタナティブスプライシングを促進する

RNA G-quadruplex secondary structure promotes alternative splicing via the RNA-binding protein hnRNPF.

• Huilin Huang
• Jing Zhang
• Samuel E Harvey
• Xiaohui Hu
• Chonghui Cheng

抄録

一般に、スプライシング因子はRNAコンセンサス配列に結合して代替スプライシングを制御していると考えられている。このような線形モチーフに加えて、RNAの二次構造もスプライシング制御の重要な層として浮上してきている。ここでは、G-四重鎖形成能を持つRNAエレメントがエクソン包接を促進することを示している。また、G-四重鎖形成能を破壊しても、G管はそのままにしておくと、エクソン包接が阻害されることを明らかにした。RNA結合タンパク質のフットプリントを解析した結果、ヒトのトランスクリプトームにおいて、G四重鎖が不均一な核リボ核タンパクF(hnRNPF)結合部位やhnRNPF制御下の交互スプライスされたエクソンの近くに多く存在することが明らかになった。さらに、hnRNPFは上皮間葉転換（EMT）に関連したCD44アイソフォームスイッチをG-四重鎖依存的に制御し、EMTを阻害することを明らかにした。乳がんTCGA（The Cancer Genome Atlas）データセットを用いて、hnRNPFがEMT遺伝子のシグネチャーと負の相関を示し、患者の生存率と正の相関を示すことを明らかにした。これらのデータは、オルタナティブスプライシングの制御において、RNAのG四重鎖が重要な役割を果たしていることを示唆している。G-四重鎖構造の完全性の調節は、腫瘍の進行に重要な細胞プロセスを制御している可能性がある。

It is generally thought that splicing factors regulate alternative splicing through binding to RNA consensus sequences. In addition to these linear motifs, RNA secondary structure is emerging as an important layer in splicing regulation. Here we demonstrate that RNA elements with G-quadruplex-forming capacity promote exon inclusion. Destroying G-quadruplex-forming capacity while keeping G tracts intact abrogates exon inclusion. Analysis of RNA-binding protein footprints revealed that G quadruplexes are enriched in heterogeneous nuclear ribonucleoprotein F (hnRNPF)-binding sites and near hnRNPF-regulated alternatively spliced exons in the human transcriptome. Moreover, hnRNPF regulates an epithelial-mesenchymal transition (EMT)-associated CD44 isoform switch in a G-quadruplex-dependent manner, which results in inhibition of EMT. Mining breast cancer TCGA (The Cancer Genome Atlas) data sets, we demonstrate that hnRNPF negatively correlates with an EMT gene signature and positively correlates with patient survival. These data suggest a critical role for RNA G quadruplexes in regulating alternative splicing. Modulation of G-quadruplex structural integrity may control cellular processes important for tumor progression.

© 2017 Huang et al.; Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press.