可逆的リジンアセチル化によるポリ(A)特異的リボヌクレアーゼ活性の制御

Regulation of poly(A)-specific ribonuclease activity by reversible lysine acetylation.

• Eden A Dejene
• Yixuan Li
• Zahra Showkatian
• Hongbo Ling
• Edward Seto

抄録

ポリ(A)特異的リボヌクレアーゼ(PERN)は3'エキソリボヌクレアーゼであり、RNAの安定性と成熟度の調節に重要な役割を果たしています。最近、PERNは、テロメア伸長に必要なノンコーディングRNAであるヒトテロメラーゼRNAコンポーネント（hTR）の成熟を調節することがわかってきた。具体的には、P PARN は未熟なポリアデニル化 hTR の 3'末端を切断し、成熟した非ポリアデニル化テンプレートを形成します。PARN はテロメア維持に重要な役割を果たしているにもかかわらず、翻訳後修飾によって PARN の機能がどのように制御されているかについてはほとんど知られていません。本研究では、3'エキソリボヌクレアーゼ活性アッセイや生化学的手法に加え、shRNAやCRISPR/Cas9を介した遺伝子サイレンシングやノックアウト法を用いて、PARNがアセチル化によって翻訳後修飾されているかどうか、そしてアセチル化がPARNの活性にどのような影響を及ぼすかを調べました。PARN は主にアセチルトランスフェラーゼ p300 によって Lys-566 でアセチル化され、sirtuin1 (SIRT1) によって脱アセチル化されることがわかりました。また、合成RNAプローブを用いたin vitroおよびin vivoでのアデニル化hTRの内因性レベルを定量することにより、PARNのアセチル化がどのように酵素活性を低下させるかを明らかにしました。さらに、SIRT1 が PARN を介してアデニル化 hTR のレベルを制御できることも明らかにしました。本研究の結果、SIRT1 は PARN のアセチル化と脱アセチル化が酵素活性と成熟 hTR のレベルを制御するメカニズムを明らかにしました。このことから、PARNのアセチル化状態がテロメア長の制御に関与している可能性があることが明らかになりました。

Poly(A)-specific ribonuclease (PARN) is a 3' exoribonuclease that plays an important role in regulating the stability and maturation of RNAs. Recently, PARN has been found to regulate the maturation of the human telomerase RNA component (hTR), a non-coding RNA required for telomere elongation. Specifically, PARN cleaves the 3' end of immature, polyadenylated hTR to form the mature, non-polyadenylated template. Despite PARN's critical role in mediating telomere maintenance, little is known about how PARN's function is regulated by post-translational modifications. In this study, using shRNA- and CRISPR/Cas9-mediated gene silencing and knockout approaches, along with 3' exoribonuclease activity assays and additional biochemical methods, we examined whether PARN is post-translationally modified by acetylation and what effect acetylation has on PARN's activity. We found PARN is primarily acetylated by the acetyltransferase p300 at Lys-566 and deacetylated by sirtuin1 (SIRT1). We also revealed how acetylation of PARN can decrease its enzymatic activity both in vitro, using a synthetic RNA probe, and in vivo, by quantifying endogenous levels of adenylated hTR. Furthermore, we also found that SIRT1 can regulate levels of adenylated hTR through PARN. The findings of our study uncover a mechanism by which PARN acetylation and deacetylation regulate its enzymatic activity as well as levels of mature hTR. Thus, PARN's acetylation status may play a role in regulating telomere length.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.