セリン - アルギニンに富むタンパク質SRSF1の機能をタンパク質ホスファターゼ1と結び付ける分子相互作用

スプライシングは、単一の前駆体mRNAから多くのmRNA鎖を生成し、プロテオームを拡大し、細胞内の多様性を高めます。スプライセソームの初期アセンブリと活性化の両方には、セリン - アルギニン（SR）タンパク質と呼ばれるスプライシング因子の必須ファミリーが必要です。タンパク質ホスファターゼ1（PP1）は、C末端のアルギニンセリンリッチ（RS）ドメインのリン酸化を制御することによりSRタンパク質を調節します。これらの修飾は、SRタンパク質の細胞内局在およびmRNAスプライシング機能に不可欠です。PP1はプロトタイプSRタンパク質スプライシング因子1（SRSF1）を脱リン酸化することが示されていますが、この相互作用の分子性は理解されていません。ここでは、NMR分光法を使用して、ヘリックスα2の2つの静電残基と、PP1の結合表面を構成するSRSF1のRNA認識モチーフ1（RRM1​​）のヘリックスα1の疎水性残基を特定しました。これらの残基の置換​​PP1からSRSF1を解離し、ホスファターゼ活性を促進し、RSドメインのリン酸化を減少させました。これらの効果は、SRSF1の拡散が斑点から核形態への普及がRSドメインリン酸化の減少によってもたらされる核形成に平行増加する代替スプライシングパターンのシフトにつながります。全体として、これらの発見は、リン酸化状態とSRタンパク質のmRNA処理機能を備えたRRMのPP1標的アミノ酸との間の分子的および生物学的なつながりを確立します。

Splicing generates many mRNA strands from a single precursor mRNA, expanding the proteome and enhancing intracellular diversity. Both initial assembly and activation of the spliceosome require an essential family of splicing factors called serine-arginine (SR) proteins. Protein phosphatase 1 (PP1) regulates the SR proteins by controlling phosphorylation of a C-terminal arginine-serine-rich (RS) domain. These modifications are vital for the subcellular localization and mRNA splicing function of the SR protein. Although PP1 has been shown to dephosphorylate the prototype SR protein splicing factor 1 (SRSF1), the molecular nature of this interaction is not understood. Here, using NMR spectroscopy, we identified two electrostatic residues in helix α2 and a hydrophobic residue in helix α1 in the RNA recognition motif 1 (RRM1) of SRSF1 that constitute a binding surface for PP1. Substitution of these residues dissociated SRSF1 from PP1 and enhanced phosphatase activity, reducing phosphorylation in the RS domain. These effects lead to shifts in alternative splicing patterns that parallel increases in SRSF1 diffusion from speckles to the nucleoplasm brought on by regiospecific decreases in RS domain phosphorylation. Overall, these findings establish a molecular and biological connection between PP1-targeted amino acids in an RRM with the phosphorylation state and mRNA-processing function of an SR protein.