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mRNAの構造ダイナミクスは、アルゴニュート標的相互作用を形づくる
mRNA structural dynamics shape Argonaute-target interactions.
PMID: 32661421 DOI: 10.1038/s41594-020-0461-1.
抄録
siRNA は、Argonaute2 (AGO2) を標的部位に誘導することで、標的 RNA の切断を直接行う。ターゲットサイトへのアクセス性はAGO2とターゲットの相互作用に重要であるが、生体内でどのようにターゲットサイトへのアクセス性が制御されているかについては十分に理解されていない。ここでは、ヒト細胞を用いたライブセル単分子イメージングを用いて、生体内でのAGO2切断サイクルの速度定数を決定した。その結果、mRNA切断の速度制限ステップには、翻訳リボソームによる標的部位のマスキング解除が頻繁に関与していることがわかった。標的部位のマスキングは分子内のRNA-RNA相互作用の不均一性によって引き起こされ、翻訳が行われていない状態では標的部位が何分間も隠されている可能性がある。我々の結果は、mRNA構造の動的変化がどのようにしてAGO2標的認識を形成しているかを明らかにし、生体内でのmRNAのフォールディングとアンフォールディング率を推定し、mRNA-タンパク質相互作用の制御におけるmRNA構造ダイナミクスの役割を示す実験的証拠を提供している。
Small interfering RNAs (siRNAs) promote RNA degradation in a variety of processes and have important clinical applications. siRNAs direct cleavage of target RNAs by guiding Argonaute2 (AGO2) to its target site. Target site accessibility is critical for AGO2-target interactions, but how target site accessibility is controlled in vivo is poorly understood. Here, we use live-cell single-molecule imaging in human cells to determine rate constants of the AGO2 cleavage cycle in vivo. We find that the rate-limiting step in mRNA cleavage frequently involves unmasking of target sites by translating ribosomes. Target site masking is caused by heterogeneous intramolecular RNA-RNA interactions, which can conceal target sites for many minutes in the absence of translation. Our results uncover how dynamic changes in mRNA structure shape AGO2-target recognition, provide estimates of mRNA folding and unfolding rates in vivo, and provide experimental evidence for the role of mRNA structural dynamics in control of mRNA-protein interactions.