大腸菌リボソームRNA分解におけるリボソーム集合体の役割

Role of ribosome assembly in Escherichia coli ribosomal RNA degradation.

• Chaitanya Jain

抄録

DEAD-Boxタンパク質（DBPs）は、RNA代謝の実質的にすべての側面で役割を果たすRNAリモデリング因子の著名なクラスを構成しています。DBPの細胞機能をより明確にするために、大腸菌DBPをコードする遺伝子の欠失を、異なるリボヌクレアーゼ（RNase）をコードする遺伝子の突然変異と組み合わせた。その結果、リボヌクレアーゼR（RNase R）とDeaDまたはSrmB DBPのいずれかを欠失した二重欠失株では、成長障害とリボソームRNA（rRNA）断片の蓄積が亢進していることが明らかになった。RNase R は rRNA 分解産物の除去に重要な役割を果たすことが知られていることから、これらの観察結果は当初、これら 2 つの DBP が同じプロセスに直接関与している可能性を示唆していました。しかし、追加の調査では、DeaDとSrumB依存性のrRNAの分解は、リボソームの組み立ての遅れによって引き起こされることが示され、それはエンドヌクレア分解のための初期のRNAの露出を増加させる。この考え方と一致するように、リボソームアセンブリーに重要であることが知られている因子の突然変異もまた、rRNAの分解の亢進をもたらした。さらに、アセンブリの欠陥がなくても、成長中の細胞ではかなりのレベルのrRNA分解生成物が可視化された。これらの知見は、リボソームの組み立てが正常な場合と異常な場合の両方において、これまで知られていなかったrRNA分解のメカニズムを明らかにした。

DEAD-Box proteins (DBPs) constitute a prominent class of RNA remodeling factors that play a role in virtually all aspects of RNA metabolism. To better define their cellular functions, deletions in the genes encoding each of the Escherichia coli DBPs were combined with mutations in genes encoding different Ribonucleases (RNases). Significantly, double-deletion strains lacking Ribonuclease R (RNase R) and either the DeaD or SrmB DBP were found to display growth defects and an enhanced accumulation of ribosomal RNA (rRNA) fragments. As RNase R is known to play a key role in removing rRNA degradation products, these observations initially suggested that these two DBPs could be directly involved in the same process. However, additional investigations indicated that DeaD and SrmB-dependent rRNA breakdown is caused by delays in ribosome assembly that increase the exposure of nascent RNAs to endonucleolytic cleavage. Consistent with this notion, mutations in factors known to be important for ribosome assembly also resulted in enhanced rRNA breakdown. Additionally, significant levels of rRNA breakdown products could be visualized in growing cells even in the absence of assembly defects. These findings reveal a hitherto unappreciated mechanism of rRNA degradation under conditions of both normal and abnormal ribosome assembly.