RNAヘリカーゼDDX21は、転写とリボソームRNAプロセシングを調整します

デッドボックスRNAヘリカーゼは、RNAライフサイクルのさまざまな側面の調節に不可欠ですが、特に哺乳類細胞におけるその関与の分子基盤は、よく理解されていません。ここでは、デッドボックスRNAヘリカーゼDDX21が、ヒト細胞のリボソーム生合成の複数のステップを制御するために、RNAポリメラーゼ（POL）IとIIの両方の転写状態を感知できることを示しています。DDX21は、Pol IおよびPol IIを転写した遺伝子および多様な種類のRNAと広く関連付けられており、最も顕著に、リボソマルRNA、小さな核小体RNA（ンジ）、7Skを含むリボ核タンパク質複合体の形成に関与する非コードRNAと顕著であることを実証します。RNA。広くても、クロマチンとRNAレベルの両方でのこれらの分子相互作用は、リボソーム遺伝子の調節に顕著な特異性を示します。核小体では、DDX21は転写されたrDNA遺伝子座を占め、rRNAと角の両方に直接接触し、rRNA転写、処理、修正を促進します。核形成では、DDX21は7SK RNAに結合し、7SK小核リボ核タンパク質（SNRNP）複合体の成分として、リボソームタンパク質とスノーナをコードするPol IIを転写された遺伝子のプロモーターに補充されます。プロモーター結合DDX21は、ヘリカーゼ活性に依存する方法で7SK SNRNPから陽性転写伸長因子B（P-TEFB）の放出を促進し、それにより標的遺伝子の転写を促進します。我々の結果は、リボソーム生合成の複数のステップにおけるDDX21の多面的な役割を明らかにし、RNA修飾とPol II伸長制御における哺乳類RNAヘリカーゼを暗示する証拠を提供します。

DEAD-box RNA helicases are vital for the regulation of various aspects of the RNA life cycle, but the molecular underpinnings of their involvement, particularly in mammalian cells, remain poorly understood. Here we show that the DEAD-box RNA helicase DDX21 can sense the transcriptional status of both RNA polymerase (Pol) I and II to control multiple steps of ribosome biogenesis in human cells. We demonstrate that DDX21 widely associates with Pol I- and Pol II-transcribed genes and with diverse species of RNA, most prominently with non-coding RNAs involved in the formation of ribonucleoprotein complexes, including ribosomal RNA, small nucleolar RNAs (snoRNAs) and 7SK RNA. Although broad, these molecular interactions, both at the chromatin and RNA level, exhibit remarkable specificity for the regulation of ribosomal genes. In the nucleolus, DDX21 occupies the transcribed rDNA locus, directly contacts both rRNA and snoRNAs, and promotes rRNA transcription, processing and modification. In the nucleoplasm, DDX21 binds 7SK RNA and, as a component of the 7SK small nuclear ribonucleoprotein (snRNP) complex, is recruited to the promoters of Pol II-transcribed genes encoding ribosomal proteins and snoRNAs. Promoter-bound DDX21 facilitates the release of the positive transcription elongation factor b (P-TEFb) from the 7SK snRNP in a manner that is dependent on its helicase activity, thereby promoting transcription of its target genes. Our results uncover the multifaceted role of DDX21 in multiple steps of ribosome biogenesis, and provide evidence implicating a mammalian RNA helicase in RNA modification and Pol II elongation control.