細胞質TDP-43の増加は、ポリリボソーム上のRACK1と相互作用することにより、グローバルなタンパク質合成を減少させます

TDP-43は、筋萎縮性側索硬化症（ALS）および前頭側頭葉状認知症（FTLD）の病因に関与するよく知られているRNA結合タンパク質です。生理学的条件では、TDP-43は主に核とシャトル、少なくともニューロンを細胞質に局在させて、TDP-43 RNA顆粒を形成します。核では、TDP-43はRNAの発現とスプライシングに関与しますが、細胞質ではその機能は輸送から特定のmRNAの翻訳にまで及びます。ただし、これらのTDP-43関数の損失またはゲインがALS/FTLDの影響を受ける場合、明らかには明らかではありません。ここでは、TDP-43が一次ニューロンだけでなく、SH-SY5Yヒト神経芽細胞腫細胞にもリボソームに局在することを報告します。TDP-43の翻訳機構への結合は、特定のリボソームタンパク質RACK1との相互作用によって媒介され、細胞質TDP-43の増加がグローバルなタンパク質合成を抑制し、RACK1の過剰発現によって救助される効果であることがわかります。TDP-43を翻訳機構から除外するRACK1のリボソーム損失は、神経芽細胞腫細胞におけるTDP-43細胞質包含の形成を著しく減少させます。最後に、ALS患者の運動ニューロンにおけるTDP-43陽性細胞質包含物でのRACK1の誤解を伴う神経芽細胞腫細胞のポリビロジンとのTDP-43とRACK1間の相互作用を裏付けています。結論として、この研究の結果は、TDP-43が特定のmRNAだけでなく、全体的な翻訳のための翻訳リプレッサーを表し、RACK1を介したポリリボソームへの結合がALSの病因を誘導する条件下で、細胞質包摂の形成を促進する可能性があることを示唆しています。

TDP-43 is a well known RNA binding protein involved in the pathogenesis of Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) and Frontotemporal Lobar Dementia (FTLD). In physiological conditions, TDP-43 mainly localizes in the nucleus and shuttles, at least in neurons, to the cytoplasm to form TDP-43 RNA granules. In the nucleus, TDP-43 participates to the expression and splicing of RNAs, while in the cytoplasm its functions range from transport to translation of specific mRNAs. However, if loss or gain of these TDP-43 functions are affected in ALS/FTLD pathogenesis is not clear. Here, we report that TDP-43 localizes on ribosomes not only in primary neurons but also in SH-SY5Y human neuroblastoma cells. We find that binding of TDP-43 to the translational machinery is mediated by an interaction with a specific ribosomal protein, RACK1, and that an increase in cytoplasmic TDP-43 represses global protein synthesis, an effect which is rescued by overexpression of RACK1. Ribosomal loss of RACK1, which excludes TDP-43 from the translational machinery, remarkably reduces formation of TDP-43 cytoplasmic inclusions in neuroblastoma cells. Finally, we corroborate the interaction between TDP-43 and RACK1 on polyribosomes of neuroblastoma cells with mis-localization of RACK1 on TDP-43 positive cytoplasmic inclusions in motor neurons of ALS patients. In conclusions, results from this study suggest that TDP-43 represents a translational repressor not only for specific mRNAs but for overall translation and that its binding to polyribosomes through RACK1 may promote, under conditions inducing ALS pathogenesis, the formation of cytoplasmic inclusions.