Seryl-TRNAシンテターゼは、mRNA結合とセレノシステイン取り込み機構の関与により翻訳の読み取りスルーを促進します

Selenocysteine特異的TRNA（TRNASEC）によるUGAストップコドンのトランスレーショナルリードスルーにより、セレノプロテインの合成が可能になります。セリル-TRNAシンテターゼ（SERRS）は、TRNASECをセリンで充電し、セレノシステインに修飾され、指定された伸長因子（ユーカリオテスのEEFSEC）によってリボソームに送達されます。ここでは、ヒトのセレノシステイン取り込み機構（SERRS、TRNASEC、およびEEFSEC）の成分も、VEGFAを含む非セレノサイステイン遺伝子の翻訳再スルーを増加させて、C末端に拡張されたアイソフォームを作成することがわかった。SERRは、同族TRNAの可変ループに似たステムループ構造を介してターゲットmRNAを認識します。SERSのこの機能は、その酵素活性と脊椎動物特異的ドメインの両方に依存します。Eclip-seqを通じて、追加のSERRS相互作用mRNAを潜在的な読み返し遺伝子として特定しました。さらに、SERSの過剰発現は、病原性のナンセンス変異によって引き起こされる早期終了を逆転させるのに十分でした。私たちの発見は、セレノプロテイン生合成機構のレパートリーを拡大し、内因性因子を使用したナンセンス変異の治療的ターゲティングの道を示唆しています。

Translational readthrough of UGA stop codons by selenocysteine-specific tRNA (tRNASec) enables the synthesis of selenoproteins. Seryl-tRNA synthetase (SerRS) charges tRNASec with serine, which is modified into selenocysteine and delivered to the ribosome by a designated elongation factor (eEFSec in eukaryotes). Here we found that components of the human selenocysteine incorporation machinery (SerRS, tRNASec, and eEFSec) also increased translational readthrough of non-selenocysteine genes, including VEGFA, to create C-terminally extended isoforms. SerRS recognizes target mRNAs through a stem-loop structure that resembles the variable loop of its cognate tRNAs. This function of SerRS depends on both its enzymatic activity and a vertebrate-specific domain. Through eCLIP-seq, we identified additional SerRS-interacting mRNAs as potential readthrough genes. Moreover, SerRS overexpression was sufficient to reverse premature termination caused by a pathogenic nonsense mutation. Our findings expand the repertoire of selenoprotein biosynthesis machinery and suggest an avenue for therapeutic targeting of nonsense mutations using endogenous factors.