Cdk9-PP1スイッチは,RNAポリメラーゼIIの延長-終末移行を調節する

科学分野:

• 分子生物学
• 遺伝子規制
• 生物化学

背景:

• RNAポリメラーゼII (Pol II) による転写終結は遺伝子発現の調節に不可欠である.
• 終結を誘発する正確なメカニズム,特にPol IIのリン酸化と延長因子は,まだ完全に理解されていません.
• サイクリン依存キナーゼ9 (Cdk9) - サイクリンT1 (CycT1) を含む陽性転写延長因子b (P-TEFb) は,転写延長を調節することが知られている.

研究 の 目的:

• Cdk9とタンパク質フォスファタゼ1 (PP1) が転写サイクル終了を調節する役割を調査する.
• 転写終了時にSpt5のリン酸化が制御されるメカニズムを解明する.
• Schizosaccharomyces pombeのPol II転写終結を制御するCdk9とPP1の相互作用を理解する.

主な方法:

• P-TEFb基質としてPP1同型を識別するための化学遺伝子スクリーニング.
• Dis2 と Spt5 を用いた in vitro 脱酸化試験
• 分裂酵母におけるCdk2変異とCdk9阻害を用いたin vivo研究
• Spt5 リン酸化と Pol II 占有率を分析するためのクロマチンの免疫降水とシーケンシング (ChIP-seq).
• 精密ランオン・トランスクリプションとシーケンシング (PRO-seq) で,トランスクリプションの終了を評価する.

主要な成果:

• Cdk9は,PP1異形Dis2の延長因子Spt5と規制部位の両方をリン酸化する.
• ディス2はCdk9- リン酸化Spt5を脱酸化し,ディス2の変異はSpt5の in vivo脱酸化を阻害する.
• Spt5脱酸化は,転写複合体がポリデニレーション信号を通過する際に発生し,Pol II Ser2の酸化と一致する.
• Dis2機能を無効化すると,通常の終端部位を超えた異変転写が起こり,Spt5のCdk9標的部位を消去することで抑制される.

結論:

• Pol II 延長から終結への移行は,Cdk9 信号の Dis2 依存の逆転を含みます.
• Spt5 の脱リン酸化を含むこの調節スイッチは,適切な転写終結と転写体の完全性にとって極めて重要です.
• この発見は,Cdk1とPP1を含む細胞サイクル制御メカニズムとの類似性を示唆している.