テロメア機能とG-四重鎖形成はhnRNP Uによって制御されている

Telomere Function and the G-Quadruplex Formation are Regulated by hnRNP U.

• Hiroto Izumi
• Keiko Funa

抄録

ヒト細胞株において、異種リボ核酸タンパク質U（hnRNP U）がG-4重鎖結合タンパク質としてどのような役割を果たしているかを調べている。hnRNP Uがテロメアと関連しているという仮説を立て、テロメアに関連した他の機能を調べた。テロメアG-quadruplexはin vitroで完全に特徴づけられているが、これまで哺乳類細胞ではその機能やin vivoでのタンパク質との相互作用の明確な証拠は明らかにされていない。使用した手法は、免疫沈降法、DNAプルダウン法、結合アッセイ法、ウェスタンブロット法であった。その結果、hnRNP UはG-4重鎖結合タンパク質であることが明らかになった。その結果、内因性のhnRNP Uはテロメアと結合していることが明らかになり、DNAプルダウンにより、hnRNP UのC末端がテロメアのG-四重鎖に特異的に結合していることが明らかになった。我々は、hnRNP Uとテロメア（Tel）または一本鎖Tel（ssTel）オリゴヌクレオチドとの結合におけるテロメアリピート含有RNA（TERRA）の効果を比較したところ、ssTelはTelよりもTERRAに強く結合することがわかりました。また、hnRNP Uがテロメアにおける複製タンパク質A（RPA）の蓄積を抑制すること、そしてhnRNPによるテロメア末端の認識は、G-四重鎖促進タンパク質がそのアクセス性を制御していることを示唆しています。このように、hnRNP Uを介した形成はテロメア生物学にとって重要な機能を持っている。

We examine the role of the heterogenous ribonucleoprotein U (hnRNP U) as a G-quadruplex binding protein in human cell lines. Hypothesizing that hnRNP U is associated with telomeres, we investigate what other telomere-related functions it may have. Telomeric G-quadruplexes have been fully characterized in vitro, but until now no clear evidence of their function or in vivo interactions with proteins has been revealed in mammalian cells. Techniques used were immunoprecipitation, DNA pull-down, binding assay, and Western blots. We identified hnRNP U as a G-quadruplex binding protein. Immunoprecipitations disclosed that endogenous hnRNP U associates with telomeres, and DNA pull-downs showed that the hnRNP U C-terminus specifically binds telomeric G-quadruplexes. We have compared the effect of telomere repeat containing RNA (TERRA) on binding between hnRNP U and telomeric (Tel) or single- stranded Tel (ssTel) oligonucleotides and found that ssTel binds stronger to TERRA than to Tel. We also show that hnRNP U prevents replication protein A (RPA) accumulation at telomeres, and the recognition of telomeric ends by hnRNP suggests that a G-quadruplex promoting protein regulates its accessibility. Thus, hnRNP U-mediated formation has important functions for telomere biology.