トリステトラプロリン-RNA相互作用マップにより、自然免疫遺伝子発現の新規TTP-RelB制御ネットワークを明らかにした

Tristetraprolin-RNA interaction map reveals a novel TTP-RelB regulatory network for innate immunity gene expression.

• Yafang Tu
• Xiongfei Wu
• Fengyun Yu
• Jianzhong Dang
• Yaxun Wei
• Han Yu
• Wenliang Liao
• Yi Zhang
• Juan Wang

抄録

トリステトラプロリン（TTP）は、標的mRNAの3'-UTR AREsに結合して標的mRNAを不安定化することで、炎症反応や免疫応答を制御している。我々は最近、TTPが癌細胞におけるI型インターフェロン媒介シグナル伝達経路やウイルス応答に関与する自然免疫遺伝子の発現レベルを優先的にアップレギュレートすることを報告している。TTP-RNA相互作用が遺伝子発現のアップレギュレーションに果たす役割を明らかにするために、iRIP-seq実験を行い、HeLa細胞におけるTTPの直接結合部位と間接結合部位からなるRNA相互作用マップを取得した。その結果、mRNA領域とイントロンに実質的なTTP結合シグナルが存在することが明らかになった。AREモチーフAUUUAはTTP結合ピークで過剰に発現している。印象的なことに、AUUUAの頻度は3'UTRとイントロン領域の両方で高く、イントロン領域のピークはTTP制御遺伝子とより関連していた。また、TTPピークの過剰発現モチーフを解析したところ、hnRNPA2/B1およびCELF1で報告されているUAGGおよびGUGUGモチーフがそれぞれ3'UTRおよびイントロン領域で高頻度に発現しており、さらにCDS領域ではUGGACモチーフがmAモチーフGGACUと重なっていることが明らかになった。さらに、TTPは転写因子RelBのプレmRNA/mRNA中の複数のイントロン部位およびエキソン部位に結合しており、RelBのTTPアップレギュレート発現と関連していることを明らかにした。また、TTP結合部位を持たないTTPアップ制御遺伝子は、自然免疫系に多く存在し、プロモーター領域にRelB結合部位を持つ傾向が高いことが明らかになった。これらの結果は、RelB pre-mRNA/mRNAのTTP結合がRelBのアップレギュレーションと自然免疫の活性化を調整して抗ウイルス応答を行うモデルを支持するものである。

Tristetraprolin (TTP) regulates inflammatory and immune responses by destabilizing target mRNAs via binding to their 3'-UTR AREs. We have recently reported that TTP preferentially up-regulates the expression level of innate immunity genes involved in the type I interferon-mediated signaling pathway and viral response in cancer cells. To elucidate the role of TTP-RNA interaction in TTP-mediated upregulation of gene expression, we performed iRIP-seq experiments to obtain the RNA interaction map consisting of direct and indirect binding sites of TTP in HeLa cells. We found substantial TTP binding signals in mRNA regions and the introns. ARE-motif AUUUA is over-represented in TTP binding peaks. Strikingly, AUUUA frequency is high both in 3'UTR and intronic regions, and the intronic peaks were more associated with TTP-regulated genes. Analysis of the over-represented motifs in TTP peaks revealed the high frequencies of UAGG and GUGUG motifs reported for hnRNPA2/B1 and CELF1 respectively in the 3'UTR and introns, and also the UGGAC motif overlapping with the mA motif GGACU in the CDS regions. We further demonstrated that TTP binds to multiple intronic and exonic sites in the pre-mRNA/mRNA of the transcription factor RelB, correlating with the TTP-upregulated expression of RelB. TTP-up-regulated genes without a TTP binding site, but not those with, are highly enriched in innate immunity pathways and show higher tendency of harboring RelB binding sites in their promoter regions. These findings support a model in which TTP binding of RelB pre-mRNA/mRNA coordinates the RelB upregulation and activation of the innate immunity for antiviral response.

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