Ontdekking van een nieuw menselijk eiwit dat functioneert als RNA-ligase: eerste rapport van een dergelijk eiwit in hogere eukaryoten 

RNA-ligasen spelen een belangrijke rol bij RNA-reparatie, waardoor de RNA-integriteit behouden blijft. Elke storing in RNA-reparatie in mensen lijkt verband te houden met ziekten zoals neurodegeneratie en kanker. Ontdekking van een roman menselijk eiwit (C12orf29 op chromosoom 12) als RNA-ligase is daarom relevant voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor dergelijke ziekten. Onderzoekers hebben voorgesteld om dit een naam te geven eiwit als Homo sapiens RNA-ligase (HsRnl).  

Ligase is een enzym dat de verbinding of ligatie van twee nucleïnezuurmoleculen katalyseert, typisch via hydrolyse. DNA-ligase vergemakkelijkt bijvoorbeeld het samenvoegen van DNA strengen door de vorming van fosfodiësterbindingen te katalyseren, waardoor ze een sleutelrol spelen bij het handhaven van de genoomintegriteit tijdens het proces van DNA-replicatie, recombinatie en reparatie gedurende de hele levensduur van het organisme. Op dezelfde manier, RNA ligase katalyseert de vorming van fosfodiesterbindingen tussen 3′-OH- en 5′-P-groepen RNA moleculen. Het speelt dan ook een sleutelrol RNA herstel en behoud van cellulaire fitheid.  

De ontdekking van C12orf29 gebeurde tijdens het identificeren van AMPylated (Adenosine Mono Phosphorylated) eiwitten via chemische proteomics-benadering¹. AMPylatie omvat covalente hechting van AMP aan eiwit zijketens via fosfodiesterbindingen waarin ATP als co-substraat fungeert. De eiwit is 37 kDa groot en bestaat uit 325 aminozuren. Verrassend genoeg is het in hogere mate goed geconserveerd eukaryoten maar afwezig in lager eukaryoten zoals gist. Functionele analyse toonde aan dat het 5'-3' bezat RNA ligase-activiteit. Mutatieanalyse onthulde dat veranderingen in bepaalde residuen die verwijzen naar de mutaties D59N, R77L, E123D en K263N werden gevonden bij patiënten die respectievelijk leden aan slokdarmplaveiselcelcarcinoom, glioblastoom, chronische lymfatische leukemie en sereus cystadenocarcinoom van de eierstokken. Alle bovengenoemde 3 mutaties behalve E123D leiden tot een stoornis RNA afbinden. 

Uitschakeling van C12orf29 in HEK293 (menselijk embryonale niercellen leidt tot kwetsbaarheid van cellen voor reactieve zuurstofsoorten, wat erop wijst dat dit het geval is eiwit speelt een belangrijke rol bij het repareren van beschadigde RNA veroorzaakt door de vorming van reactieve zuurstofsoorten¹. Identificatie van deze roman eiwit, Genaamd HsR nl (Homo sapiens RNA ligase), heeft verschillende implicaties voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën als aantasting van RNA reparatie binnen mensen wordt geassocieerd met het ontstaan ​​van verschillende ziekten, zoals neurodegeneratie en annulerenr^{2, 3}. 

*** 

Referenties: 

1. Yuan Y., et al. 2022. A menselijk RNA ligase die werkt via auto- en RNA-AMPylatie. bioRxiv-voordruk. Geplaatst op 19 augustus 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.07.18.500566 

2. Burroughs AM & Aravind L. RNA-schade bij biologische conflicten en de diversiteit van de respons RNA reparatie systemen. Nucleïnezuren Res. 44, 8525-8555 (2016). https://doi.org/10.1093/nar/gkw722  

3. Yan, LL & Zahner, HS Hoe gaan cellen ermee om? RNA schade en de gevolgen ervan? J. Biol. Chem. 294, 15158-15171 (2019). DOI: https://doi.org/10.1074/jbc.REV119.006513  

***