翻訳48S-PICのES6S領域にあるmRNA結合チャネルがRNAの巻き戻しと走査を促進する

An mRNA-binding channel in the ES6S region of the translation 48S-PIC promotes RNA unwinding and scanning.

• Irene Díaz-López
• René Toribio
• Juan José Berlanga
• Iván Ventoso

抄録

リボソーム４３Ｓ前導入複合体（ＰＩＣ）へのｍＲＮＡのローディングとその後のスキャニングには、ｅＩＦ４ＡなどのＲＮＡヘリカーゼによる二次構造の除去が必要である。しかし、mRNA（48S-PIC）に結合したスキャニング複合体のトポロジーや仕組み、またその溶媒側の組成がスキャニングプロセスに与える影響については、あまり知られていませんでした。ここで、48S-PICのES6S領域が、eIF4Aが介在するmRNAの巻き戻しと走査のための拡張結合チャネルを構成していることを発見した。ES6Sをブロックすることで、シグナル伝達や成長に関与する多くの5'UTR構造を持つmRNA（G-四重鎖を含む）のキャップ依存性翻訳が阻害されたが、IRES駆動の翻訳には影響を与えなかった。mRNA翻訳のゲノムワイドな解析により、ES6S媒介の走査依存性に大きな多様性があることが明らかになった。これらのデータは、ES6S領域へのmRNAのスレッディングが48S PICによるスキャニングを遅くしていることを示唆している。このことから、48S-PICの走査のトポロジカルかつ機能的なモデルを提案する。

Loading of mRNA onto the ribosomal 43S pre-initiation complex (PIC) and its subsequent scanning require the removal of the secondary structure of the by RNA helicases such as eIF4A. However, the topology and mechanics of the scanning complex bound to mRNA (48S-PIC) and the influence of its solvent-side composition on the scanning process are poorly known. Here, we found that the ES6S region of the 48S-PIC constitutes an extended binding channel for eIF4A-mediated unwinding of mRNA and scanning. Blocking ES6S inhibited the cap-dependent translation of mRNAs that have structured 5' UTRs (including G-quadruplexes), many of which are involved in signal transduction and growth, but it did not affect IRES-driven translation. Genome-wide analysis of mRNA translation revealed a great diversity in ES6S-mediated scanning dependency. Our data suggest that mRNA threading into the ES6S region makes scanning by 48S PIC slower but more processive. Hence, we propose a topological and functional model of the scanning 48S-PIC.

© 2019, Díaz-López et al.