活性化誘発シチジンデアミナーゼ（AID）における核と核小体の局在モチーフを組み合わせて、免疫グロブリンのクラススイッチングを制御する

活性化誘発シチジンデアミナーゼ（AID）は、適応免疫に不可欠なDNA変異体酵素です。AIDは、特定の免疫グロブリン（IG）遺伝子領域でシトシンをウラシルに分解することにより、体細胞ハイパーミューテーションとクラススイッチ再結合（CSR）を開始します。ただし、がん関連遺伝子を含む他の遺伝子座も標的です。したがって、がんなどの疾患と免疫のバランスをとるには、援助の厳しい調節が重要です。援助は、核細胞質シャトリングを含むいくつかのメカニズムによって規制されています。ここでは、核輸入速度論と生細胞における援助の核下輸送を研究し、その核局在信号を詳細に特徴付けました。重要なことに、核局在化シグナルモチーフは、相互作用パートナーであるカテニン-β様1（CTNNBL1）と共局在する核小体にも援助を向け、ヌクレオリンおよびヌクレオフォスミンと物理的に関連することがわかりました。さらに、核小体からの援助の放出は、そのC末端モチーフに依存していることを実証します。最後に、CSR効率は、AID核輸入率とDNA脱アミノ化活動の算術産物と強く相関していることがわかります。我々の発見は、方向性核小体輸送が援助の生理学的機能にとって重要であり、核/核小体の輸入とDNAサイトシンの脱アミノ化が一緒に援助の生物学的活性を定義することを実証することを示唆しています。これは、援助の核下輸送に関する最初の研究であり、その複雑な規制における新しいレベルを示しています。さらに、我々の結果は、Deamination活性の解離とAID変異体のCSR活性に関連する問題を解決します。

Activation-induced cytidine deaminase (AID) is a DNA mutator enzyme essential for adaptive immunity. AID initiates somatic hypermutation and class switch recombination (CSR) by deaminating cytosine to uracil in specific immunoglobulin (Ig) gene regions. However, other loci, including cancer-related genes, are also targeted. Thus, tight regulation of AID is crucial to balance immunity versus disease such as cancer. AID is regulated by several mechanisms including nucleocytoplasmic shuttling. Here we have studied nuclear import kinetics and subnuclear trafficking of AID in live cells and characterized in detail its nuclear localization signal. Importantly, we find that the nuclear localization signal motif also directs AID to nucleoli where it colocalizes with its interaction partner, catenin-β-like 1 (CTNNBL1), and physically associates with nucleolin and nucleophosmin. Moreover, we demonstrate that release of AID from nucleoli is dependent on its C-terminal motif. Finally, we find that CSR efficiency correlates strongly with the arithmetic product of AID nuclear import rate and DNA deamination activity. Our findings suggest that directional nucleolar transit is important for the physiological function of AID and demonstrate that nuclear/nucleolar import and DNA cytosine deamination together define the biological activity of AID. This is the first study on subnuclear trafficking of AID and demonstrates a new level in its complex regulation. In addition, our results resolve the problem related to dissociation of deamination activity and CSR activity of AID mutants.