エクソヌクレアーゼRrp6pによる基質選択性

Substrate selectivity by the exonuclease Rrp6p.

• Armend Axhemi
• Elizabeth V Wasmuth
• Christopher D Lima
• Eckhard Jankowsky

抄録

エキソリボヌクレアーゼRrp6pは、核内でのRNA分解に重要な役割を果たしている。Rrp6pは多種多様な基質に作用するが、すべてのRNAを無差別に分解するわけではない。Rrp6pがどのようにしてこのタスクを達成しているのかは不明である。ここでは、Rrp6p-RNA結合および分解速度をin vitroでシングルヌクレオチド分解能で測定し、Rrp6pが特定のRNAを識別することを可能にする本質的な基質選択性を発見した。RNAの長さと4つの3'末端ヌクレオチドが基質選択性に最も寄与し、Rrp6pが異なるRNAを数桁の大きさで識別することを可能にする。最も顕著な識別は、CCA-3'で終わるRNAに対して見られる。これらのRNAは、細胞内でRrp6pが標的としていない無電荷tRNAの3'末端に対応している。このデータは、基質選択性を利用して特定のRNAと優先的に相互作用する他の多くのタンパク質とは対照的に、Rrp6pはその選択性を利用して特定のRNAを識別することを示している。この能力により、Rrp6pはRNAのサブセットを避けながら、多様な基質を標的とすることができる。

The exoribonuclease Rrp6p is critical for RNA decay in the nucleus. While Rrp6p acts on a large range of diverse substrates, it does not indiscriminately degrade all RNAs. How Rrp6p accomplishes this task is not understood. Here, we measure Rrp6p-RNA binding and degradation kinetics in vitro at single-nucleotide resolution and find an intrinsic substrate selectivity that enables Rrp6p to discriminate against specific RNAs. RNA length and the four 3'-terminal nucleotides contribute most to substrate selectivity and collectively enable Rrp6p to discriminate between different RNAs by several orders of magnitude. The most pronounced discrimination is seen against RNAs ending with CCA-3'. These RNAs correspond to 3' termini of uncharged tRNAs, which are not targeted by Rrp6p in cells. The data show that in contrast to many other proteins that use substrate selectivity to preferentially interact with specific RNAs, Rrp6p utilizes its selectivity to discriminate against specific RNAs. This ability allows Rrp6p to target diverse substrates while avoiding a subset of RNAs.