5SリボソームRNAを標的とするGapmerアンチセンスオリゴヌクレオチドは、2つのメカニズムによって成熟した5SリボソームRNAを減少させることができる

Gapmer Antisense Oligonucleotides Targeting 5S Ribosomal RNA Can Reduce Mature 5S Ribosomal RNA by Two Mechanisms.

• Adam J Pollak
• Justin H Hickman
• Xue-Hai Liang
• Stanley T Crooke

抄録

本研究では、5SリボソームRNA（rRNA）は高度に構造化されたタンパク質結合型RNAであり、アンチセンスオリゴヌクレオチド（ASO）を用いて還元することは非常に困難であることを実証しました。しかし、私たちは、高親和性の相補的なASOで標的化可能な単一のアクセス可能な部位を発見しました。ASOはその部位に結合し、RNaseH1をリクルートし、5S RNAの分解を引き起こすようであった。興味深いことに、同じASOが成熟した5S rRNAのレベル低下に寄与している可能性のあるプレ5S RNAの蓄積を誘導することも観察された。予想通り、ASOは5S RNAの減少を媒介し、プレ-5S RNAの処理を適度に阻害すると、核細胞毒性をもたらした。しかし、その毒性はアクチノマイシンDと比較して最小限であり、プレ-5S rRNAに対するその控えめな効果と一致した。メカニズム的には、プレ-５Ｓ ｒＲＮＡの蓄積は、コグネートｒＲＮＡ配列へのＡＳＯハイブリダイゼーションを必要とするが、ＲＮａｓｅＨ１活性とは無関係であることを示した。我々は、誤って処理されたRNAを結合することが知られているタンパク質であるRo60とLaが、ASO-pre-5S rRNA種を隔離し、RNaseH1の活性をブロックする可能性が高いことを発見した。

In this study, we demonstrate that 5S ribosomal RNA (rRNA), a highly structured and protein-bound RNA, is quite difficult to reduce with antisense oligonucleotides (ASOs). However, we found a single accessible site that was targetable with a high-affinity complementary ASO. The ASO appeared to bind to the site, recruit RNaseH1, and cause degradation of the 5S RNA. Intriguingly, we also observed that the same ASO induced an accumulation of pre-5S RNA, which may contribute to reduced levels of mature 5S rRNA. As expected, ASO mediated reduction of 5S RNA, and modest inhibition of processing of pre-5S RNA resulted in nucleolar toxicity. However, the toxicity induced was minimal compared with actinomycin D, consistent with its modest effects on pre-5S rRNA. Mechanistically, we show that the accumulation of pre-5S rRNA required ASO hybridization to the cognate rRNA sequence but was independent of RNaseH1 activity. We found that Ro60 and La, proteins known to bind misprocessed RNAs, likely sequester the ASO-pre-5S rRNA species and block RNaseH1 activity, thus identifying another example of competitive mechanisms mediated by proteins that compete with RNaseH1 for binding to ASO-RNA heteroduplexes.