ヒトスプライシング因子TDP-43によるugリッチRNA認識の分子基盤

TDP-43は、タンデムRNA認識モチーフ（RRM）を使用して、代替スプライシングレギュレーターをエンコードします。タンパク質は、嚢胞性線維症膜貫通調節因子（CFTR）エクソン9は、長いUGリッチRNA配列への結合を通じてスプライシングを調節し、いくつかの神経変性疾患の細胞質包含に見られます。UGリッチRNAと複合的なTDP-43 RRMの溶液構造を解きました。10個のヌクレオチドは両方のRRMに結合し、6つは特に認識されています。これらの中で、中央GはRRMの両方と相互作用し、新しいタンデムRRM配置を安定させます。この重要なヌクレオチドまたは重要なRRM間相互作用の認識を排除する変異は、RNA結合とTDP-43依存性のスプライシング調節を破壊します。対照的に、いずれかのRRMの塩基特異的認識に影響を与える点変異は、効果が弱い。私たちの調査結果は、TDP-43がUGリピートをどのように認識しているかだけでなく、RNA結合依存性RRM間相互作用がTDP-43機能にとってどのように重要であるかを明らかにしています。

TDP-43 encodes an alternative-splicing regulator with tandem RNA-recognition motifs (RRMs). The protein regulates cystic fibrosis transmembrane regulator (CFTR) exon 9 splicing through binding to long UG-rich RNA sequences and is found in cytoplasmic inclusions of several neurodegenerative diseases. We solved the solution structure of the TDP-43 RRMs in complex with UG-rich RNA. Ten nucleotides are bound by both RRMs, and six are recognized sequence specifically. Among these, a central G interacts with both RRMs and stabilizes a new tandem RRM arrangement. Mutations that eliminate recognition of this key nucleotide or crucial inter-RRM interactions disrupt RNA binding and TDP-43-dependent splicing regulation. In contrast, point mutations that affect base-specific recognition in either RRM have weaker effects. Our findings reveal not only how TDP-43 recognizes UG repeats but also how RNA binding-dependent inter-RRM interactions are crucial for TDP-43 function.