C末端ドメインのリン酸化、遺伝子転写、およびRNA処理におけるヒトサイクリン依存性キナーゼ12（CDK12）およびCDK13複合体の特性評価

サイクリン依存性キナーゼ9（CDK9）およびCDK12は、それぞれ、in vitroおよびin vivoの両方で、ヘプタッドリピートのセリン2でRNAポリメラーゼII C末端ドメイン（CTD）をリン酸化することが実証されています。P-TEFBおよびスーパー伸長複合体（SEC）の一部としてのCDK9は、CDK9、CDK12、およびCDK13を圧倒的に特徴付けています。in vitroとin vivoアッセイの両方を使用して、CDK12とそのパラログCDK13の分子特性をさらに調査しました。Flagタグ付きCDK12とCDK13を分離し、それらが多数のRNA処理因子に関連することを発見しました。CDK12、CDK13、またはそれらのサイクリンパートナーCCNKのノックダウンはHCT116細胞のバルクCTDリン酸化レベルに影響を与えませんでしたが、トランスクリプトームシーケンス（RNA-Seq）分析により、HCT116細胞のCDK12およびCDK13がDNA損傷反応の発現とスノルナ遺伝子の発現を優先的に影響することが明らかになりました。CDK12およびCDK13の枯渇は、RNA処理因子の発現の喪失とRNA処理の欠陥にもつながります。これらの発見は、CTDリン酸化の実装に加えて、CDK12およびCDK13がRNA処理因子との直接的な物理的相互作用を通じてRNA処理に影響を与える可能性があることを示唆しています。

Cyclin-dependent kinase 9 (CDK9) and CDK12 have each been demonstrated to phosphorylate the RNA polymerase II C-terminal domain (CTD) at serine 2 of the heptad repeat, both in vitro and in vivo. CDK9, as part of P-TEFb and the super elongation complex (SEC), is by far the best characterized of CDK9, CDK12, and CDK13. We employed both in vitro and in vivo assays to further investigate the molecular properties of CDK12 and its paralog CDK13. We isolated Flag-tagged CDK12 and CDK13 and found that they associate with numerous RNA processing factors. Although knockdown of CDK12, CDK13, or their cyclin partner CCNK did not affect the bulk CTD phosphorylation levels in HCT116 cells, transcriptome sequencing (RNA-seq) analysis revealed that CDK12 and CDK13 losses in HCT116 cells preferentially affect expression of DNA damage response and snoRNA genes, respectively. CDK12 and CDK13 depletion also leads to a loss of expression of RNA processing factors and to defects in RNA processing. These findings suggest that in addition to implementing CTD phosphorylation, CDK12 and CDK13 may affect RNA processing through direct physical interactions with RNA processing factors and by regulating their expression.