ポリピリミジン路結合タンパク質制御交互の5 'スプライス部位の選択によるmRNA存在量の調節

代替スプライシング（AS）は、タンパク質の多様性を増加させ、遺伝子発現レベルを調節するための強力なメカニズムを提供します。スプライシング機械によって代替のスプライス部位がどのように選択されるか、および遺伝子調節ネットワークにASが真核生物学の重要な問題のままである方法。ここでは、ポリピリミジントラクト結合タンパク質1（PTBP1/PTB/HNRNP-I）が、哺乳類の転写産物の大規模なセットでの代替5 'および3'スプライス部位（5'ssおよび3'ss）の使用を制御することを報告します。分析によって特定されたトップスコアリングイベントは、HPS1遺伝子のエクソン18の上流5'ss（U5'ssとD5's）の競合する選択でした。HPS1は、リソソーム関連のオルガネラの適切な生合成に不可欠であり、その機能の喪失は、1型Hermansky-Pudlak症候群（HPS）と呼ばれる疾患につながります。PTBP1は、フルレングスのHPS1タンパク質をコードする安定したmRNAを引き起こすU5'sの優先的な利用を促進するのに対し、PTBP1のダウンレギュレーションによってトリガーされるD5'SSへのバイアスは、ナンセンス媒介減衰（NMD）に影響を受ける転写産物を生成することを示します。さらに、PTBP1は、U5'ssとD5'ssの間のピリミジンが豊富な配列に結合し、後者を抑制するのではなく、前者の部位を活性化することを実証します。このメカニズムと一致して、U5'SSはD5'SSよりも本質的に弱く、PTBP1誘発U5'SSバイアスを持つ他の遺伝子で同様の傾向が観察されます。興味深いことに、脳濃縮されたPTBP1パラログPTBP2/NPTB/BRPTBは、U5'SSの利用を刺激しましたが、PTBP1よりもかなり低い効率を伴いました。これは、哺乳類組織全体で観察されたPTBP1発現レベルとHPS1との間の厳しい相関を説明するかもしれません。より一般的には、これらのデータは規制としての理解を拡大し、転写後の戦略を明らかにして、AS-NMD追跡メカニズムを介してマスターレギュレーターとの下位遺伝子の共発現を保証します。

Alternative splicing (AS) provides a potent mechanism for increasing protein diversity and modulating gene expression levels. How alternate splice sites are selected by the splicing machinery and how AS is integrated into gene regulation networks remain important questions of eukaryotic biology. Here we report that polypyrimidine tract-binding protein 1 (Ptbp1/PTB/hnRNP-I) controls alternate 5' and 3' splice site (5'ss and 3'ss) usage in a large set of mammalian transcripts. A top scoring event identified by our analysis was the choice between competing upstream and downstream 5'ss (u5'ss and d5'ss) in the exon 18 of the Hps1 gene. Hps1 is essential for proper biogenesis of lysosome-related organelles and loss of its function leads to a disease called type 1 Hermansky-Pudlak Syndrome (HPS). We show that Ptbp1 promotes preferential utilization of the u5'ss giving rise to stable mRNAs encoding a full-length Hps1 protein, whereas bias towards d5'ss triggered by Ptbp1 down-regulation generates transcripts susceptible to nonsense-mediated decay (NMD). We further demonstrate that Ptbp1 binds to pyrimidine-rich sequences between the u5'ss and d5'ss and activates the former site rather than repressing the latter. Consistent with this mechanism, u5'ss is intrinsically weaker than d5'ss, with a similar tendency observed for other genes with Ptbp1-induced u5'ss bias. Interestingly, the brain-enriched Ptbp1 paralog Ptbp2/nPTB/brPTB stimulated the u5'ss utilization but with a considerably lower efficiency than Ptbp1. This may account for the tight correlation between Hps1 with Ptbp1 expression levels observed across mammalian tissues. More generally, these data expand our understanding of AS regulation and uncover a post-transcriptional strategy ensuring co-expression of a subordinate gene with its master regulator through an AS-NMD tracking mechanism.