ヒト男性生殖細胞モデルであるTCam-2細胞におけるPUM1およびPUM2転写後制御因子のRNPネットワークの特性化

Characterization of RNP Networks of PUM1 and PUM2 Post-Transcriptional Regulators in TCam-2 Cells, a Human Male Germ Cell Model.

• Maciej J Smialek
• Erkut Ilaslan
• Marcin P Sajek
• Aleksandra Swiercz
• Damian M Janecki
• Kamila Kusz-Zamelczyk
• Tomasz Wozniak
• Maciej Kotecki
• Luiza Handschuh
• Marek Figlerowicz
• Jadwiga Jaruzelska

抄録

哺乳類のプミリオ（PUM）タンパク質は、幅広い役割を持つ配列特異的なRNA結合タンパク質（RBP）である。これらは生殖細胞の発生に関与しており、発生と受胎に機能的な意味合いを持っています。ヒトPUM1とPUM2は互いに密接に関連しており、同じRNA結合モチーフを認識しているが、機能的には多様性があることが示されている。この問題を解決するために、我々はまず、RIP-SeqとRNA-Seqのアプローチを用いて、ヒト男性生殖細胞モデルであるTCam-2細胞株において、PUM1とPUM2タンパク質によって制御されているmRNAプールを同定した。第二に、グローバル質量分析ベースのプロファイリングを用いて、PUM1とPUM2が相互作用するタンパク質補因子を同定し、そのほとんどがRNA処理に関与していることを明らかにした。第三に、RIPとRNA-Seq、質量分析、RNAモチーフの濃縮解析を組み合わせて解析した結果、PUM1とPUM2は部分的に異なるRNP制御ネットワーク（RNAレギュロン）を形成しており、ヒトの生殖と精巣腫瘍形成における異なる役割を示唆していることを明らかにした。以上のことから、本研究では、非常に類似した進化的に保存された機能ドメインを持つタンパク質の類縁体が、異なるタンパク質補因子と結合することで、細胞内で多様な役割を果たす可能性があることを示唆しています。我々の発見は、PUMパラログに基づく転写後制御の多様性を強調し、それらの多様な生物学的役割の根底にあるメカニズムと、それらの機能不全に起因する疾患への洞察を提供している。

Mammalian Pumilio (PUM) proteins are sequence-specific, RNA-binding proteins (RBPs) with wide-ranging roles. They are involved in germ cell development, which has functional implications in development and fertility. Although human PUM1 and PUM2 are closely related to each other and recognize the same RNA binding motif, there is some evidence for functional diversity. To address that problem, first we used RIP-Seq and RNA-Seq approaches, and identified mRNA pools regulated by PUM1 and PUM2 proteins in the TCam-2 cell line, a human male germ cell model. Second, applying global mass spectrometry-based profiling, we identified distinct PUM1- and PUM2-interacting putative protein cofactors, most of them involved in RNA processing. Third, combinatorial analysis of RIP and RNA-Seq, mass spectrometry, and RNA motif enrichment analysis revealed that PUM1 and PUM2 form partially varied RNP-regulatory networks (RNA regulons), which indicate different roles in human reproduction and testicular tumorigenesis. Altogether, this work proposes that protein paralogues with very similar and evolutionary highly conserved functional domains may play divergent roles in the cell by combining with different sets of protein cofactors. Our findings highlight the versatility of PUM paralogue-based post-transcriptional regulation, offering insight into the mechanisms underlying their diverse biological roles and diseases resulting from their dysfunction.