丸い精子細胞におけるSMCP mRNAの翻訳抑制のメカニズム

プロタミン1（PRM1）および精子ミトコンドリア関連のシステインリッチタンパク質（SMCP）mRNAは、ミッス酸後精子細胞、精子細胞におけるmRNA翻訳のmRNA特異的調節の広範なパターンを例示しています。両方のmRNAは転写され、最初は初期精子細胞のフリーMRNPに保存され、後期精子細胞のポリソームで翻訳されます。この研究では、トランスジェニックマウスのSMCP mRNAの正常な抑制には、SMCP 3'-UTRの5 'および3'-UTRと3'末端が必要であることを示しています。RNA親和性クロマトグラフィーと質量分析シーケンスは、Y-Boxタンパク質2（YBX2/MSY2）を、SMCP 3'-UTRの3 '末端とY-Box認識シーケンスGCCACCUと相互作用する主要タンパク質として同定しました。PRM1 mRNA抑制に必要な要素。YBX2-NULLマウスにおけるYBX2の枯渇は、初期の精子細胞におけるPRM1およびSMCP mRNA翻訳を早期に活性化します。蛍光in situハイブリダイゼーションは、SMCPイントロン、SMCP mRNA、および両方のSMCP-GFPトランスジェニックmRNAがクロマトイド体に強く濃縮され、bx2-null変異がクロマトイド体からSMCP mRNAを排除しないことを明らかにしています。これと以前の発見は、SMCP pre-mRNAが染色体体のYbx2と結合し、抑制されたフリーMRNPが一般的な細胞質に保存されていることを示唆しています。Ybx2は精巣フリーMRNPの主要なタンパク質であるため、初期の精子細胞で多くのmRNAを抑制する可能性があります。YBX2がSMCPおよびPRM1 mRNAを抑制するメカニズムは、ヒトYBX2遺伝子の変異が異常なプロタミン発現および雄の不妊と相関するため、生殖医学に関連しています。

The protamine 1 (Prm1) and sperm mitochondria-associated, cysteine-rich protein (Smcp) mRNAs exemplify a widespread pattern of mRNA-specific regulation of mRNA translation in post-meiotic spermatogenic cells, spermatids. Both mRNAs are transcribed and initially stored in free-mRNPs in early spermatids, and translated on polysomes in late spermatids. In this study, we demonstrate that the 5' and 3'-UTRs and the 3' terminus of the Smcp 3'-UTR are required for normal repression of the Smcp mRNA in transgenic mice. RNA affinity chromatography and mass spectrometry sequencing identified Y-box protein 2 (YBX2/MSY2) as the major protein that interacts with the 3' terminus of the Smcp 3'-UTR and a Y-box recognition sequence, GCCACCU, in the translation control element that is necessary for Prm1 mRNA repression. Depletion of YBX2 in Ybx2-null mice prematurely activates Prm1 and Smcp mRNA translation in early spermatids. Fluorescent in situ hybridization reveals that the Smcp intron, the Smcp mRNA, and both Smcp-Gfp transgenic mRNAs are strongly concentrated in the chromatoid body, and that theYbx2-null mutation does not eliminate the Smcp mRNA from the chromatoid body. This and previous findings suggest that the Smcp pre-mRNA is spliced and associates with YBX2 in the chromatoid body, and that repressed free-mRNPs are stored in the general cytoplasm. As YBX2 is the predominant protein in testis free-mRNPs, it likely represses many mRNAs in early spermatids. The mechanisms by which YBX2 represses the Smcp and Prm1 mRNAs are relevant to reproductive medicine because mutations in the human YBX2 gene correlate with abnormal protamine expression and male infertility.