YBX1ホモログYPSは、5-メチルシトシンRNAを優先的に認識することで卵巣生殖細胞幹細胞の発生を促進する

YBX1 homolog YPS promotes ovarian germ line stem cell development by preferentially recognizing 5-methylcytosine RNAs.

• Fan Zou
• Renjun Tu
• Bo Duan
• Zhenlin Yang
• Zhaohua Ping
• Xiaoqing Song
• Shiyuan Chen
• Andrew Price
• Hua Li
• Allison Scott
• Anoja Perera
• Sisi Li
• Ting Xie

抄録

5-メチルシトシン（mC）は、tRNAやrRNAに存在するRNA修飾であり、最近ではmRNAにも見られるようになった。mCのRNA修飾が成体幹細胞の発生に影響を与えるかどうかは不明である。本研究では、ヒトYボックス結合タンパク質1（YBX1）のホモログであるYpsilon schachtel（YPS）が、mC含有RNAに優先的に結合することで、卵巣における生殖細胞幹細胞（GSC）の維持・増殖・分化を促進することを明らかにした。YPSは卵巣における生殖細胞幹細胞の維持、増殖、子孫分化に本質的に機能することが遺伝的に証明されており、ヒトYBX1はYPSを機能的に置換して正常な生殖細胞幹細胞の発生をサポートすることができます。YPSとYBX1の高度に保存されたコールドショックドメイン（CSD）は、in vitroではmC RNAに優先的に結合します。さらに、YPSは生殖細胞内でmRNAを含むmC含有RNAにも優先的に結合する。YBX1 CSD-RNA複合体の結晶構造から、疎水性スタッキングと水素結合の両方がmC結合に重要であることが明らかになった。また、RNA結合不全のYPSおよびYBX1タンパク質を過剰発現させると、生殖細胞の発育が阻害されることが明らかになった。以上の結果から、mCのRNA修飾が成体幹細胞の発生に重要な役割を果たしていることが明らかになった。

5-Methylcytosine (mC) is a RNA modification that exists in tRNAs and rRNAs and was recently found in mRNAs. Although it has been suggested to regulate diverse biological functions, whether mC RNA modification influences adult stem cell development remains undetermined. In this study, we show that Ypsilon schachtel (YPS), a homolog of human Y box binding protein 1 (YBX1), promotes germ line stem cell (GSC) maintenance, proliferation, and differentiation in the ovary by preferentially binding to mC-containing RNAs. YPS is genetically demonstrated to function intrinsically for GSC maintenance, proliferation, and progeny differentiation in the ovary, and human YBX1 can functionally replace YPS to support normal GSC development. Highly conserved cold-shock domains (CSDs) of YPS and YBX1 preferentially bind to mC RNA in vitro. Moreover, YPS also preferentially binds to mC-containing RNAs, including mRNAs, in germ cells. The crystal structure of the YBX1 CSD-RNA complex reveals that both hydrophobic stacking and hydrogen bonds are critical for mC binding. Overexpression of RNA-binding-defective YPS and YBX1 proteins disrupts GSC development. Taken together, our findings show that mC RNA modification plays an important role in adult stem cell development.