スプライシングとマイクロプロセッサー複合体の拮抗は、細胞周期再突入のためのLnc-MIRHGの血清誘発処理を決定する

Antagonism between Splicing and Microprocessor complex Dictates the Serum-induced Processing of Lnc-MIRHG for Efficient Cell Cycle Re-entry.

• Qinyu Sun
• Qinyu Hao
• Yo-Chuen Lin
• You Jin Song
• Sushant Bangru
• Waqar Arif
• Vidisha Tripathi
• Yang Zhang
• Jung-Hyun Cho
• Susan M Freier
• Lisa Jenkins
• Jian Ma
• Je-Hyun Yoon
• Auinash Kalsotra
• Ashish Lal
• Supriya G Prasanth
• Kannanganattu V Prasanth

抄録

細胞の休止期や細胞周期の再突入は、細胞の発生や組織の恒常性維持などの重要な生物学的プロセスを制御しており、遺伝子発現の精密な制御によって制御されています。これらの過程におけるロングノンコーディングRNA（lncRNA）の役割は、未だ解明されていません。本研究では、ゲノムワイドなトランスクリプトーム解析を行うことにより、ヒト二倍体線維芽細胞における細胞休止期と細胞周期再突入期の間に、数百種類のlncRNA（microRNA-host-gene (MIRHG) lncRNAまたはlnc-MIRHGsを含む）の発現が異なることを明らかにした。我々は、MIR222HG lncRNAが、宿主初期のpri-MIR222HG転写物のスプライシングが強化されたことにより、血清刺激によるRNA処理を示すことを観察した。プレmRNAスプライシング因子SRSF1は、マイクロプロセッサ触媒によるpri-MIR-222の切断をネガティブに制御し、それによって成熟したMIR222HGの細胞プールを増加させる。SRSF1とpri-MIR-222HGとの結合は、miR-222HGの前駆体と部分的に重なるミニエクソンとの結合を含み、MIR222HGのマイクロRNA処理よりも血清刺激によるスプライシングを促進する。さらに、血清刺激を受けた細胞では、スプライシングされたMIR222HGがマイクロRNAに依存しない方法で細胞周期の再突入を促進していることを明らかにした。また、MIR222HGは、血清刺激により発現が上昇し、細胞周期の再突入を促進する別のncRNAであるDNM3OSと相互作用していることが明らかになった。また、二本鎖RNA結合タンパク質ILF3/2複合体は、MIR222HG:DNM3OS RNP複合体の構築を促進し、それによってDNM3OS RNAの安定性を促進している。本研究では、MIR222HGの血清誘発RNA処理が、スプライシングとマイクロプロセッサーの競合によって調節され、細胞周期の再突入を決定するという新しいメカニズムを明らかにした。

Cellular quiescence and cell cycle re-entry regulate vital biological processes such as cellular development and tissue homeostasis, and are controlled by precise regulation of gene expression. The roles of long noncoding RNAs (lncRNAs) during these processes remain to be elucidated. By performing genome-wide transcriptome analyses, we identify differential expression of several hundreds of lncRNAs, including a significant number of the less-characterized class of microRNA-host-gene (MIRHG) lncRNAs or lnc-MIRHGs, during cellular quiescence and cell cycle re-entry in human diploid fibroblasts. We observe that MIR222HG lncRNA displays serum-stimulated RNA processing due to enhanced splicing of the host nascent pri-MIR222HG transcript. The pre-mRNA splicing factor SRSF1 negatively regulates the microprocessor-catalyzed cleavage of pri-miR-222, thereby increasing the cellular pool of the mature MIR222HG. Association of SRSF1 to pri-MIR222HG, including to a mini-exon, which partially overlaps with the primary miR-222 precursor, promotes serum-stimulated splicing over microRNA processing of MIR222HG. Further, we observe that the increased levels of spliced MIR222HG in serum-stimulated cells promote the cell cycle re-entry post quiescence in a microRNA-independent manner. MIR222HG interacts with DNM3OS, another lncRNA whose expression is elevated upon serum-stimulation and promotes cell cycle re-entry. The double-strand RNA binding protein ILF3/2 complex facilitates MIR222HG:DNM3OS RNP complex assembly, thereby promoting DNM3OS RNA stability. Our study identifies a novel mechanism whereby competition between the splicing and microprocesser machinery modulates the serum-induced RNA processing of MIR222HG, which dictates cell cycle re-entry.

Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press for the RNA Society.