ヒトの2'-5'-オリゴアダデニル酸合成酵素2（OAS2）の活性化に及ぼす二本鎖RNAの特性の影響

Impact of double-stranded RNA characteristics on the activation of human 2'-5'-oligoadenylate synthetase 2 (OAS2).

• Amit Koul
• Soumya Deo
• Evan P Booy
• George L Orriss
• Matthew Genung
• Sean A McKenna

抄録

ヒトの 2'-5'オリゴアデニル酸合成酵素（OAS）は、二本鎖 RNA によって活性化されると、ATP を 2'-5'連結オリゴアデニル酸エステルに重合させるインターフェロン誘導性タンパク質のファミリーである。本研究では、2つの最小アイソザイムであるOAS1とOAS2のRNA補酵素特異性を調べた。まず、真核細胞からの組換えヒトOAS2の発現・精製法を開発し、その酵素活性をin vitroでOAS1と比較して定量した。その結果、通常の触媒的アスパラギン酸トリアドを含むドメインのみではなく、両方のOAS2ドメインが酵素活性に必要であることを確認した。様々なRNA結合パートナーの存在下でのOAS1とOAS2の両方の酵素速度論は、活性化RNAの最大反応速度と見かけのRNA-タンパク質親和性の特性化を可能にしました。この研究では、OAS1 は 19 bp 以上の任意の長さの dsRNA によって触媒的に活性化することができますが、OAS2 は、最小要件が 35 bp の dsRNA の長さを増加させると活性が著しく増加することが示されました。興味深いことに、OAS2 の活性化は、結合親和性には大きな影響を与えないものの、3'-オーバーハングを含む dsRNA の場合にもより効率的であった。OAS1 活性化因子として確立されている高度に構造化されたウイルス RNA は、35 bp を超える dsRNA の伸長がないために、OAS2 酵素活性を活性化することができませんでした。これらの結果は、異なるヒトOASアイソザイムが反応する生物学的RNAの異なるサブセットを強調している可能性がある。

Human 2'-5' oligoadenylate synthetases (OAS) are a family of interferon-inducible proteins that, upon activation by double-stranded RNA, polymerize ATP into 2'-5' linked oligoadenylates. In this study, we probed the RNA cofactor specificity of the two smallest isozymes, OAS1 and OAS2. First, we developed a strategy for the expression and purification of recombinant human OAS2 from eukaryotic cells and quantified the activity of the enzyme relative to OAS1 in vitro. We then confirmed that both OAS2 domains, as opposed to only the domain containing the canonical catalytic aspartic acid triad, are required for enzymatic activity. Enzyme kinetics of both OAS1 and OAS2 in the presence of a variety of RNA binding partners enabled characterization of the maximum reaction velocity and apparent RNA-protein affinity of activating RNAs. While in this study OAS1 can be catalytically activated by dsRNA of any length greater than 19 bp, OAS2 showed a marked increase in activity with increasing dsRNA length with a minimum requirement of 35 bp. Interestingly, activation of OAS2 was also more efficient when the dsRNA contained 3'-overhangs, despite no significant impact on binding affinity. Highly structured viral RNAs that are established OAS1 activators were not able to activate OAS2 enzymatic activity based on the lack of extended stretches of dsRNA of greater than 35 bp. Together these results may highlight distinct subsets of biological RNAs to which different human OAS isozymes respond.