トランスファーRNAの2'-O-リボースメチル化が酸化ストレスからの回復を促進することを明らかにした

2'-O-ribose methylation of transfer RNA promotes recovery from oxidative stress in Saccharomyces cerevisiae.

• Lauren Endres
• Rebecca E Rose
• Frank Doyle
• Taylor Rahn
• Bethany Lee
• Jessica Seaman
• William D McIntyre
• Daniele Fabris

抄録

タンパク質の発現を翻訳レベルで制御する化学修飾は、細胞ストレス応答の重要な構成要素として浮上してきています。トランスファーRNA（tRNA）は、tRNA メチルトランスフェラーゼ（Trms）によって触媒されるメチルベースの修飾の重要な標的である。ここでは、サッカロミセス・セレビシエをモデル真核生物系として、酸化ストレスに対する細胞応答における2'-O-リボースtRNAメチル化の役割を調べた。過酸化水素によって誘発されたtRNAの修飾のグローバルな分析は、2'-O-リボース変異株における2'-O-リボース修飾イベントの減少または検出不可能な複雑なプロファイルを示しており、このタイプの修飾イベントと暴露後のTrmの状態との間の重要なリンクを提供しています。trm7 変異株で観察された顕著な酸化ストレス感受性に基づいて、我々はバイオインフォマティクスツールを用いて、Trm7触媒による修飾（すなわち、tRNAPheGmAAによって解読された UUCコドンに富む）による制御の候補となる転写物を同定した。このスクリーニングにより、DNA 修復、クロマチンリモデリング、栄養獲得など、酸化ストレス曝露後の細胞の回復を促進する様々な生物学的プロセスに関連する転写産物（CRT10、HIR3、HXT2、GNP1）が同定された；さらに、これらの変異体は酸化ストレス感受性でもあった。これらの結果は、酸化ストレスに対する細胞応答におけるTRM3, 7, 13, 44の役割を明らかにし、酸化ストレス回復のためのエピトランスクリプトーム戦略として2'-O-リボースtRNA修飾を示唆している。

Chemical modifications that regulate protein expression at the translational level are emerging as vital components of the cellular stress response. Transfer RNAs (tRNAs) are significant targets for methyl-based modifications, which are catalyzed by tRNA methyltransferases (Trms). Here, Saccharomyces cerevisiae served as a model eukaryote system to investigate the role of 2'-O-ribose tRNA methylation in the cell's response to oxidative stress. Using 2'-O-ribose deletion mutants for trms 3, 7, 13, and 44, in acute and chronic exposure settings, we demonstrate a broad cell sensitivity to oxidative stress-inducing toxicants (i.e., hydrogen peroxide, rotenone, and acetic acid). A global analysis of hydrogen peroxide-induced tRNA modifications shows a complex profile of decreased, or undetectable, 2'-O-ribose modification events in 2'-O-ribose trm mutant strains, providing a critical link between this type of modification event and Trm status post-exposure. Based on the pronounced oxidative stress sensitivity observed for trm7 mutants, we used a bioinformatic tool to identify transcripts as candidates for regulation by Trm7-catalyzed modifications (i.e., enriched in UUC codons decoded by tRNAPheGmAA). This screen identified transcripts linked to diverse biological processes that promote cellular recovery after oxidative stress exposure, including DNA repair, chromatin remodeling, and nutrient acquisition (i.e., CRT10, HIR3, HXT2, and GNP1); moreover, these mutants were also oxidative stress-sensitive. Together, these results solidify a role for TRM3, 7, 13, and 44, in the cellular response to oxidative stress, and implicate 2'-O-ribose tRNA modification as an epitranscriptomic strategy for oxidative stress recovery.