CELF1タンパク質の核ではなく細胞質活性の増加は、筋肉の消耗につながる

Increased nuclear but not cytoplasmic activities of CELF1 protein leads to muscle wasting.

• Diana C Cox
• Xiangnan Guan
• Zheng Xia
• Thomas A Cooper

抄録

mRNA 処理は、RNA 結合タンパク質（RBP）活性の変化を介して発生時に高度に制御されています。CUG-BP, Elav-like family member 1 (CELF1, CUGBP1とも呼ばれる)はRBPであり、その発現は出生後まもなく骨格筋で減少する。CELF1は、複数の核および細胞質のRNA処理イベントを制御している。核内では、CELF1は、細胞質内では、mRNAの安定性と翻訳を制御しながら、出生後の代替スプライシング（AS）遷移のネットワークを制御しています。CELF1 の安定化と誤制御は、筋緊張性ジストロフィー 1 型、アルツハイマー病、多発性癌などのヒト疾患に関与しています。正常および病原性骨格筋生物学への核および細胞質CELF1活性の寄与を理解するために、我々は、核または細胞質のいずれかに優勢に局在するように設計された活性CELF1変異体のドキシサイクリン誘導性および骨格筋特異的発現のためのトランスジェニックマウスを生成した。細胞質ではなく核を発現するCELF1を発現する成体マウスは、強い病理組織学的欠陥、10日以内の筋力低下、およびASの変化を特徴とする。対照的に、細胞質CELF1を発現するマウスは、ASの変化を最小限に抑えて、CELF1によって翻訳のレベルで制御されることが知られているターゲットのタンパク質レベルの変化を表示します。これらの変化は、あからさまな病理組織学的変化または筋肉の喪失がない状態である。RNAシーケンスは、細胞骨格ダイナミクス、膜ダイナミクス、RNA処理と亜鉛イオン結合に関与する影響を受けた遺伝子を持つ、核および自然に局在化CELF1タンパク質を過剰発現させたマウスにおける広範な遺伝子発現とASの変化を明らかにした。これらの結果は、骨格筋の消耗における細胞質CELF1機能と比較して、核内CELF1機能のより強い役割を支持するものである。

mRNA processing is highly regulated during development through changes in RNA-binding protein (RBP) activities. CUG-BP, Elav-like family member 1 (CELF1, also called CUGBP1) is an RBP, the expression of which decreases in skeletal muscle soon after birth. CELF1 regulates multiple nuclear and cytoplasmic RNA processing events. In the nucleus, CELF1 regulates networks of postnatal alternative splicing (AS) transitions, while in the cytoplasm, CELF1 regulates mRNA stability and translation. Stabilization and misregulation of CELF1 has been implicated in human diseases including myotonic dystrophy type 1, Alzheimer's disease and multiple cancers. To understand the contribution of nuclear and cytoplasmic CELF1 activity to normal and pathogenic skeletal muscle biology, we generated transgenic mice for doxycycline-inducible and skeletal muscle-specific expression of active CELF1 mutants engineered to be localized predominantly to either the nucleus or the cytoplasm. Adult mice expressing nuclear, but not cytoplasmic, CELF1 are characterized by strong histopathological defects, muscle loss within 10 days and changes in AS. In contrast, mice expressing cytoplasmic CELF1 display changes in protein levels of targets known to be regulated at the level of translation by CELF1, with minimal changes in AS. These changes are in the absence of overt histopathological changes or muscle loss. RNA-sequencing revealed extensive gene expression and AS changes in mice overexpressing nuclear and naturally localized CELF1 protein, with affected genes involved in cytoskeleton dynamics, membrane dynamics, RNA processing and zinc ion binding. These results support a stronger role for nuclear CELF1 functions as compared to cytoplasmic CELF1 functions in skeletal muscle wasting.

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