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Matrin 3 的 N 端序列介导相分离形成类似液滴的结构,募集缺乏 RNA 结合元件的 TDP43 变体。

N-terminal sequences in matrin 3 mediate phase separation into droplet-like structures that recruit TDP43 variants lacking RNA binding elements.

机构信息

Department of Neuroscience, Center for Translational Research in Neurodegenerative Disease, McKnight Brain Institute, University of Florida, Gainesville, FL, USA.

Pediatric Stem Cell Transplantation and Regenerative Medicine, School of Medicine, Stanford University, Palo Alto, CA, USA.

出版信息

Lab Invest. 2019 Jul;99(7):1030-1040. doi: 10.1038/s41374-019-0260-7. Epub 2019 Apr 24.

DOI:10.1038/s41374-019-0260-7
PMID:31019288
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6857798/
Abstract

RNA binding proteins associated with amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and muscle myopathy possess sequence elements that are low in complexity, or bear resemblance to yeast prion domains. These sequence elements appear to mediate phase separation into liquid-like membraneless organelles. Using fusion proteins of matrin 3 (MATR3) to yellow fluorescent protein (YFP), we recently observed that deletion of the second RNA recognition motif (RRM2) caused the protein to phase separate and form intranuclear liquid-like droplets. Here, we use fusion constructs of MATR3, TARDBP43 (TDP43) and FUS with YFP or mCherry to examine phase separation and protein colocalization in mouse C2C12 myoblast cells. We observed that the N-terminal 397 amino acids of MATR3 (tagged with a nuclear localization signal and expressed as a fusion protein with YFP) formed droplet-like structures within nuclei. Introduction of the myopathic S85C mutation into NLS-N397 MATR3:YFP, but not ALS mutations F115C or P154S, inhibited droplet formation. Further, we analyzed interactions between variants of MATR3 lacking RRM2 (ΔRRM2) and variants of TDP43 with disabling mutations in its RRM1 domain (deletion or mutation). We observed that MATR3:YFP ΔRRM2 formed droplets that appeared to recruit the TDP43 RRM1 mutants. Further, coexpression of the NLS-397 MATR3:YFP construct with a construct that encodes the prion-like domain of TDBP43 produced intranuclear droplet-like structures containing both proteins. Collectively, our studies show that N-terminal sequences in MATR3 can mediate phase separation into intranuclear droplet-like structures that can recruit TDP43 under conditions of low RNA binding.

摘要

与肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 和肌肉肌病相关的 RNA 结合蛋白具有低复杂度的序列元件,或者与酵母朊病毒结构域具有相似性。这些序列元件似乎介导相分离成类似液体的无膜细胞器。我们最近使用 matrin 3 (MATR3) 与黄色荧光蛋白 (YFP) 的融合蛋白观察到,删除第二个 RNA 识别基序 (RRM2) 会导致蛋白质相分离并形成核内类似液体的液滴。在这里,我们使用 MATR3、TARDBP43 (TDP43) 和 FUS 的 YFP 或 mCherry 融合构建体来检查在小鼠 C2C12 成肌细胞中的相分离和蛋白质共定位。我们观察到 MATR3 的 N 端 397 个氨基酸(带有核定位信号并表达为与 YFP 的融合蛋白)在核内形成类似液滴的结构。将肌病性 S85C 突变引入 NLS-N397 MATR3:YFP 中,但不是 ALS 突变 F115C 或 P154S,会抑制液滴形成。此外,我们分析了缺乏 RRM2 的 MATR3 变体(ΔRRM2)与 RRM1 结构域失活突变的 TDP43 变体(缺失或突变)之间的相互作用。我们观察到 MATR3:YFP ΔRRM2 形成的液滴似乎募集了 TDP43 RRM1 突变体。此外,NLS-397 MATR3:YFP 构建体与编码 TDBP43 类朊病毒结构域的构建体共表达产生含有两种蛋白质的核内类似液滴的结构。总之,我们的研究表明,MATR3 的 N 端序列可以介导相分离成核内类似液滴的结构,在低 RNA 结合条件下可以募集 TDP43。

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