ヒトUP1の結晶構造、2つのRNA認識モチーフを含むHNRNP A1のドメイン

背景：不均一な核リボ核タンパク質（HNRNP）A1は、後生動物核におけるHNRNP複合体の最も豊富なコアタンパク質の1つです。それは、いくつかのセリン/アルギニンが豊富なスプライシング因子（SRタンパク質）の活性に拮抗することにより、代替のpre-mRNAスプライシングのグローバルレギュレーターとして振る舞い、遠位の代替5 'スプライス部位の活性化とオプションのエクソンのスキップをもたらします。精製されたHNRNP A1は、核酸アニーリング活性を持っています。タンパク質はまた、核と細胞質の間で連続的にシャッターします。これは、そのC末端グリシンリッチドメイン内のシグナルによって媒介されるプロセスです。ヒトHNRNP A1のN末端領域は、巻き戻しタンパク質1（UP1）と呼ばれ、2つのRNA認識モチーフ（RRMS）、RRM1、RRM2が含まれています。HNRNP A1がRNAと相互作用する構造要素を理解することは、RNA処理の研究に幅広い意味を持ちます。 結果：UP1の結晶構造は、解像度1.9に決定されています。各RRMは、ベータシートの片側に詰め込まれた4本鎖の逆平行ベータ版シートと2つのアルファヘリックスで構成される特徴的なRRMフォールドを独立して採用します。2つのRRMは反平行であり、主に2つのArg-Aspイオンペアによって密接に接触しています。その結果、2つの4本鎖ベータシートがまとめられて、拡張されたRNA結合表面を形成します。2つのRRMを接続するリンカーのセグメントは、結合したRNAがない場合は柔軟ですが、リンカーの一般的な位置は、RNAと直接接触できることを示唆しています。他のRRM構造との比較は、RRM1の最初のベータ鎖のN末端がすぐに見つかった短い310ヘリックスがRNAと直接相互作用する可能性があることを示しています。 結論：RRMは、最も一般的で最も特徴づけられたRNA結合モチーフの1つです。特定の場合、1つのRRMは、配列固有および高親和性RNA結合に十分です。しかし、他の場合では、単一のタンパク質内のいくつかのRRM間の相乗効果が必要です。この研究は、単一のポリペプチドで2つのRRMがどのように組織されているかを示しています。UP1の2つの独立した折りたたまれたRRMは、固定されたジオメトリにまとめられており、2つのRRMがRNAの結合で単一のエンティティとして機能するようになり、RRM間の相乗効果を説明します。UP1構造はまた、RRMの外側にある残基がRNAと潜在的に重要な相互作用を行うことができることを示唆しています。

BACKGROUND: Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A1 is one of the most abundant core proteins of hnRNP complexes in metazoan nuclei. It behaves as a global regulator of alternative pre-mRNA splicing by antagonizing the activities of several serine/arginine-rich splicing factors (SR proteins), resulting in the activation of distal alternative 5' splice sites and skipping of optional exons. Purified hnRNP A1 has nucleic acid annealing activity. The protein also shuttles continuously between the nucleus and the cytoplasm, a process mediated by signals within its C-terminal glycine-rich domain. The N-terminal region of human hnRNP A1, termed unwinding protein 1 (UP1), contains two RNA-recognition motifs (RRMs), RRM1 and RRM2. Understanding the structural elements by which hnRNP A1 interacts with RNA will have broad implications for studies of RNA processing. RESULTS: The crystal structure of UP1 has been determined to 1.9 A resolution. Each RRM independently adopts the characteristic RRM fold, consisting of a four-stranded antiparallel beta-pleated sheet and two alpha helices packed on one side of the beta sheet. The two RRMs are antiparallel and held in close contact, mainly by two Arg-Asp ion pairs. As a result, the two four-stranded beta sheets are brought together to form an extended RNA-binding surface. A segment of the linker connecting the two RRMs is flexible in the absence of bound RNA, but the general location of the linker suggests that it can make direct contacts with RNA. Comparison with other RRM structures indicates that a short 310 helix, found immediately N-terminal to the first beta strand in RRM1, may interact with RNA directly. CONCLUSIONS: The RRM is one of the most common and best characterized RNA-binding motifs. In certain cases, one RRM is sufficient for sequence-specific and high affinity RNA binding; but in other cases, synergy between several RRMs within a single protein is required. This study shows how two RRMs are organized in a single polypeptide. The two independently folded RRMs in UP1 are held together in a fixed geometry, enabling the two RRMs to function as a single entity in binding RNA, and so explaining the synergy between the RRMs. The UP1 structure also suggests that residues which lie outside of the RRMs can make potentially important interactions with RNA.