ジポリペプチドのアルギニンはプロテオーム結合と毒性の複数のモードを媒介している

Arginine in Dipolypeptides Mediates Promiscuous Proteome Binding and Multiple Modes of Toxicity.

• Mona Radwan
• Ching-Seng Ang
• Angelique R Ormsby
• Dezerae Cox
• James C Daly
• Gavin E Reid
• Danny M Hatters

抄録

-運動ニューロン病患者は、5 ジペプチドリピート（DPR）ポリマーの異常発現を特徴としている。ここでは、マウス神経細胞様細胞株（Neuro2a）の定量的プロテオミクスを用いて、最も毒性の高いDPRS、PRおよびGRのArg残基が、より不活性なAPおよびGAの相対的な疎結合と比較して、プロテオームへのプロミスキュアスな結合につながることを実証した。注目すべき標的としては、リボソームタンパク質、翻訳開始因子、翻訳伸長因子などが挙げられた。10回以上の繰り返しで構成されるPRとGRは、翻訳中にリボソーム上で強固に失速することが明らかになった。また、ポリGRはアルギニンメチラーゼをリクルートし、内因性タンパク質の低メチル化を誘導し、アクチン細胞骨格の重大な不安定化を誘導しました。これらの知見は、GRおよびPRポリマー中のアルギニンが翻訳に対する多価の毒素であることを示唆するとともに、アルギニンメチル化がリボソームの生合成、mRNAスプライシング、細胞骨格の組み立てなどの生物学的プロセスの機能不全を説明する可能性を示唆している。

-associated Motor Neuron Disease patients feature abnormal expression of 5 dipeptide repeat (DPR) polymers. Here we used quantitative proteomics in a mouse neuronal-like cell line (Neuro2a) to demonstrate that the Arg residues in the most toxic DPRS, PR and GR, leads to a promiscuous binding to the proteome compared with a relative sparse binding of the more inert AP and GA. Notable targets included ribosomal proteins, translation initiation factors and translation elongation factors. PR and GR comprising more than 10 repeats appeared to robustly stall on ribosomes during translation suggesting Arg-rich peptide domains can electrostatically jam the ribosome exit tunnel during synthesis. Poly-GR also recruited arginine methylases, induced hypomethylation of endogenous proteins, and induced a profound destabilization of the actin cytoskeleton. Our findings point to arginine in GR and PR polymers as multivalent toxins to translation as well as arginine methylation that may explain the dysfunction of biological processes including ribosome biogenesis, mRNA splicing and cytoskeleton assembly.

© 2020 Radwan et al.