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-herstel bij mensen lijkt verband te houden met ziekten zoals neurodegeneratie en kanker. De ontdekking van een nieuw menselijk eiwit (C12orf29 op chromosoom 12) als een RNA-ligase is daarom van belang bij de ontwikkeling van nieuwe behandelingen voor dergelijke ziekten. Onderzoekers hebben voorgesteld om dit eiwit te noemen 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 een fosfodiesterbinding te katalyseren en speelt daarbij een sleutelrol bij het handhaven van de integriteit van het genoom tijdens het proces van DNA-replicatie, recombinatie en reparatie gedurende de hele levensduur van het organisme. Evenzo katalyseert RNA-ligase de vorming van fosfodiesterbindingen tussen 3'-OH- en 5'-P-groepen van RNA-moleculen. Het speelt daarom een ​​sleutelrol bij het herstel van RNA en het in stand houden van de cellulaire fitheid.  

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

Knock-out van C12orf29 in HEK293 (menselijke embryonale nier) cellen leidt tot kwetsbaarheid van cellen voor reactieve zuurstofsoorten, wat suggereert dat dit eiwit een belangrijke rol speelt bij het repareren van beschadigd RNA veroorzaakt door het genereren van reactieve zuurstofsoorten¹. Identificatie van dit nieuwe eiwit, genaamd HsR nl (Homo sapiens RNA-ligase), heeft verschillende implicaties bij de ontwikkeling van nieuwe therapieën, aangezien verslechtering van RNA-herstel bij mensen wordt geassocieerd met het begin van verschillende ziekten zoals neurodegeneratie en kanker^{2, 3}. 

*** 

Referenties: 

1. Yuan Y., et al. 2022. Een humaan RNA-ligase dat 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 reagerende RNA-reparatiesystemen. Nucleïnezuren Res. 44, 8525-8555 (2016). https://doi.org/10.1093/nar/gkw722  

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

***