TDP-43の異常な自己調節によって引き起こされるALSの影響を受ける脊髄運動ニューロンの細胞質TARDBP mRNAの増加

筋萎縮性側索硬化症（ALS）は致命的な運動ニューロン障害です。ALSの運動ニューロンでは、TARDBPによってコードされる核タンパク質であるTAR DNA結合タンパク質-43（TDP-43）は、核から存在せず、細胞質包含物を形成します。TDP-43は、3つのポリアデニルシグナル（Pass）と最後のエクソン内の3つの追加の代替イントロンを持つTARDBP mRNAを調節することにより、量を自動調整します。ただし、核TDP-43のないALS運動ニューロンにおける自己調節の状態がどのように機能するかはまだ不明です。ここでは、TDP-43が最も近位PAの選択を阻害し、TARDBP mRNAの複数の代替イントロンのスプライシングを誘導して、ナンセンス媒介mRNA減衰による細胞質TARDBP mRNAの量を減らすことを示します。TDP-43が枯渇すると、TARDBP mRNAは最も近位PASを使用し、細胞質で増加します。最後に、ALS運動ニューロンでは、誤局在化されたTDP-43を伴うニューロンでは、細胞質でTARDBP mRNAの量が増加することを実証しました。我々の観察結果は、核TDP-43が自己調節に寄与し、核TDP-43の欠如が異常な自己調節を誘導し、TARDBP mRNAの量を増加させることを示唆しています。悪循環は、ALSの疾患の進行を加速する可能性があります。

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal motor neuron disorder. In motor neurons of ALS, TAR DNA binding protein-43 (TDP-43), a nuclear protein encoded by TARDBP, is absent from the nucleus and forms cytoplasmic inclusions. TDP-43 auto-regulates the amount by regulating the TARDBP mRNA, which has three polyadenylation signals (PASs) and three additional alternative introns within the last exon. However, it is still unclear how the autoregulatory mechanism works and how the status of autoregulation in ALS motor neurons without nuclear TDP-43 is. Here we show that TDP-43 inhibits the selection of the most proximal PAS and induces splicing of multiple alternative introns in TARDBP mRNA to decrease the amount of cytoplasmic TARDBP mRNA by nonsense-mediated mRNA decay. When TDP-43 is depleted, the TARDBP mRNA uses the most proximal PAS and is increased in the cytoplasm. Finally, we have demonstrated that in ALS motor neurons-especially neurons with mislocalized TDP-43-the amount of TARDBP mRNA is increased in the cytoplasm. Our observations indicate that nuclear TDP-43 contributes to the autoregulation and suggests that the absence of nuclear TDP-43 induces an abnormal autoregulation and increases the amount of TARDBP mRNA. The vicious cycle might accelerate the disease progression of ALS.