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ゲノム保護とエピジェネティック継承におけるポリ(UG)テールRNA
poly(UG)-tailed RNAs in genome protection and epigenetic inheritance.
PMID: 32499657 DOI: 10.1038/s41586-020-2323-8.
抄録
移動性遺伝要素は、すべての生物においてゲノムの完全性を脅かす。RDE-3（MUT-2としても知られている）は、Caenorhabditis elegansにおけるトランスポゾンサイレンシングおよびRNA干渉に必要とされるリボヌクレオチド転移酵素である。異種発現系でRNAに結合すると、RDE-3は、これらのRNAの3'末端に非標識ウリジン(U)とグアノシン(G)リボヌクレオチドの長い伸張を交互に付加することができる(poly(UG)またはpUGテールと呼ばれている)。ここでは、線虫の自然な文脈において、RDE-3がトランスポゾンRNAだけでなく、RNA干渉の標的にもpUGテールを付加することを示している。RNA依存性RNAポリメラーゼは、pUGテールRNA（pUG RNA）を鋳型として用いて小型干渉RNA（siRNA）を合成し、RNA依存性RNAポリメラーゼをリクルートすることで遺伝子のサイレンシングを促進する。本研究では、pUG RNAを鋳型としたsiRNA合成とsiRNA指示によるpUG RNA生合成のサイクルが、C. elegans生殖細胞における二本鎖RNA指示の世代交代的エピジェネティック継承の根底にあることを明らかにした。我々は、このpUG RNA-siRNAサイレンシングループが、親が子孫に不要な遺伝子や寄生虫の発現を防ぐための接種を可能にしているのではないかと推測している。
Mobile genetic elements threaten genome integrity in all organisms. RDE-3 (also known as MUT-2) is a ribonucleotidyltransferase that is required for transposon silencing and RNA interference in Caenorhabditis elegans. When tethered to RNAs in heterologous expression systems, RDE-3 can add long stretches of alternating non-templated uridine (U) and guanosine (G) ribonucleotides to the 3' termini of these RNAs (designated poly(UG) or pUG tails). Here we show that, in its natural context in C. elegans, RDE-3 adds pUG tails to targets of RNA interference, as well as to transposon RNAs. RNA fragments attached to pUG tails with more than 16 perfectly alternating 3' U and G nucleotides become gene-silencing agents. pUG tails promote gene silencing by recruiting RNA-dependent RNA polymerases, which use pUG-tailed RNAs (pUG RNAs) as templates to synthesize small interfering RNAs (siRNAs). Our results show that cycles of pUG RNA-templated siRNA synthesis and siRNA-directed pUG RNA biogenesis underlie double-stranded-RNA-directed transgenerational epigenetic inheritance in the C. elegans germline. We speculate that this pUG RNA-siRNA silencing loop enables parents to inoculate progeny against the expression of unwanted or parasitic genetic elements.