Rph1はリボソームタンパク質遺伝子とリボソームRNAの転写を協調させ、栄養ストレス下での細胞増殖を制御している

Rph1 coordinates transcription of ribosomal protein genes and ribosomal RNAs to control cell growth under nutrient stress conditions.

• Wen-Jie Shu
• Runfa Chen
• Zhao-Hong Yin
• Feng Li
• Heng Zhang
• Hai-Ning Du

抄録

真核生物のRNAポリメラーゼ（RNAP）によるリボソームRNA（rRNA）合成とリボソームタンパク質遺伝子（RPG）転写の協調制御は、成長制御のための重要な要件である。これまでに、RNPI依存性の35S rRNA産生とRNAPIIを介したRPG転写のバランスについてのエビデンスが報告されているが、その分子基盤は未だ不明である。ここでは、Rph1が酵母におけるrRNAとRPGの両方の転写状態を調節していることを明らかにした。また、Rph1はRNAPIやRNAPIIが転写した遺伝子に広く結合していることを明らかにした。また、Rph1を欠失させると、栄養ストレス下でのrRNAとRPGの転写が抑制され、TORC1阻害による細胞の成長遅延が顕著に緩和されることを明らかにした。また、Rim15キナーゼはラパマイシン処理によりRph1をリン酸化することが明らかになった。また、Rph1 のリン酸化を模倣した変異体は、野生型に比べてラパマイシン処理に対する抵抗性が高く、リボソーム関連遺伝子との関連性が低下し、細胞の成長が速くなったことから、Rph1 がクロマチンから解離することで栄養ストレス下でも細胞が生存できることが示唆された。この結果は、Rph1がRNAポリメラーゼを介して転写を制御し、栄養ストレス下での細胞増殖を制御する役割を担っていることを明らかにした。

Coordinated regulation of ribosomal RNA (rRNA) synthesis and ribosomal protein gene (RPG) transcription by eukaryotic RNA polymerases (RNAP) is a key requirement for growth control. Although evidence for balance between RNPI-dependent 35S rRNA production and RNAPII-mediated RPG transcription have been described, the molecular basis is still obscure. Here, we found that Rph1 modulates the transcription status of both rRNAs and RPGs in yeast. We show that Rph1 widely associates with RNAPI and RNAPII-transcribed genes. Deletion of RPH1 remarkably alleviates cell slow growth caused by TORC1 inhibition via derepression of rRNA and RPG transcription under nutrient stress conditions. Mechanistically, Rim15 kinase phosphorylates Rph1 upon rapamycin treatment. Phosphorylation-mimetic mutant of Rph1 exhibited more resistance to rapamycin treatment, decreased association with ribosome-related genes, and faster cell growth compared to the wild-type, indicating that Rph1 dissociation from chromatin ensures cell survival upon nutrient stress. Our results uncover the role of Rph1 in coordination of RNA polymerases-mediated transcription to control cell growth under nutrient stress conditions.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.