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mRNAアイソフォームを網羅的に同定することで、網膜の発達や疾患に関与する神経細胞表面分子の多様性が明らかになります
Comprehensive identification of mRNA isoforms reveals the diversity of neural cell-surface molecules with roles in retinal development and disease.
PMID: 32620864 PMCID: PMC7335077. DOI: 10.1038/s41467-020-17009-7.
抄録
細胞表面タンパク質をコードする遺伝子は神経系の発達を制御し、神経疾患に関与している。これらの遺伝子は代替mRNAアイソフォームを産生しているが、その特徴は乏しく、疾患に関連した突然変異がどのようにして病態を引き起こすのかの理解を妨げている。ここでは、個々の遺伝子がコードする完全長のアイソフォームの完全なポートフォリオを定義する戦略を紹介する。このアプローチを神経細胞表面分子に適用することで、網膜と脳で発現している数千の非標識アイソフォームを同定した。質量分析により、新たに発見されたタンパク質が生体内で細胞表面に発現していることを確認した。さらに、これまで見落とされていた網膜変性遺伝子CRB1の主要なアイソフォームを発見しました。このCRB1アイソフォームは、CRB1疾患の影響を受ける細胞である光受容体で唯一発現している。私たちは、マウスの突然変異体を用いて、光受容体-グリア接合部におけるこのアイソフォームの機能を同定し、このアイソフォームの欠損が光受容体の死を促進することを実証しました。このように、私たちのアイソフォーム同定戦略は、疾患に関連する新たな遺伝子機能の発見を可能にします。
Genes encoding cell-surface proteins control nervous system development and are implicated in neurological disorders. These genes produce alternative mRNA isoforms which remain poorly characterized, impeding understanding of how disease-associated mutations cause pathology. Here we introduce a strategy to define complete portfolios of full-length isoforms encoded by individual genes. Applying this approach to neural cell-surface molecules, we identify thousands of unannotated isoforms expressed in retina and brain. By mass spectrometry we confirm expression of newly-discovered proteins on the cell surface in vivo. Remarkably, we discover that the major isoform of a retinal degeneration gene, CRB1, was previously overlooked. This CRB1 isoform is the only one expressed by photoreceptors, the affected cells in CRB1 disease. Using mouse mutants, we identify a function for this isoform at photoreceptor-glial junctions and demonstrate that loss of this isoform accelerates photoreceptor death. Therefore, our isoform identification strategy enables discovery of new gene functions relevant to disease.