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MIR-NATs 抑制 MAPT 翻译并有助于神经退行性变中的蛋白质稳态。

MIR-NATs repress MAPT translation and aid proteostasis in neurodegeneration.

机构信息

Reta Lila Weston Institute, UCL Queen Square Institute of Neurology, London, UK.

Department of Clinical and Movement Neurosciences, UCL Queen Square Institute of Neurology, London, UK.

出版信息

Nature. 2021 Jun;594(7861):117-123. doi: 10.1038/s41586-021-03556-6. Epub 2021 May 19.

Abstract

The human genome expresses thousands of natural antisense transcripts (NAT) that can regulate epigenetic state, transcription, RNA stability or translation of their overlapping genes. Here we describe MAPT-AS1, a brain-enriched NAT that is conserved in primates and contains an embedded mammalian-wide interspersed repeat (MIR), which represses tau translation by competing for ribosomal RNA pairing with the MAPT mRNA internal ribosome entry site. MAPT encodes tau, a neuronal intrinsically disordered protein (IDP) that stabilizes axonal microtubules. Hyperphosphorylated, aggregation-prone tau forms the hallmark inclusions of tauopathies. Mutations in MAPT cause familial frontotemporal dementia, and common variations forming the MAPT H1 haplotype are a significant risk factor in many tauopathies and Parkinson's disease. Notably, expression of MAPT-AS1 or minimal essential sequences from MAPT-AS1 (including MIR) reduces-whereas silencing MAPT-AS1 expression increases-neuronal tau levels, and correlate with tau pathology in human brain. Moreover, we identified many additional NATs with embedded MIRs (MIR-NATs), which are overrepresented at coding genes linked to neurodegeneration and/or encoding IDPs, and confirmed MIR-NAT-mediated translational control of one such gene, PLCG1. These results demonstrate a key role for MAPT-AS1 in tauopathies and reveal a potentially broad contribution of MIR-NATs to the tightly controlled translation of IDPs, with particular relevance for proteostasis in neurodegeneration.

摘要

人类基因组表达了数千种天然反义转录本 (NAT),它们可以调节表观遗传状态、转录、RNA 稳定性或其重叠基因的翻译。在这里,我们描述了 MAPT-AS1,这是一种在灵长类动物中保守的富含大脑的 NAT,其中包含一个嵌入式哺乳动物广泛散布的重复序列 (MIR),通过与 MAPT mRNA 内部核糖体进入位点竞争核糖体 RNA 配对来抑制 tau 翻译。MAPT 编码 tau,一种神经元固有无序蛋白 (IDP),可稳定轴突微管。过度磷酸化、易于聚集的 tau 形成 tau 病的标志性内含物。MAPT 中的突变导致家族性额颞叶痴呆,而形成 MAPT H1 单倍型的常见变异是许多 tau 病和帕金森病的重要风险因素。值得注意的是,MAPT-AS1 的表达或 MAPT-AS1 的最小必需序列(包括 MIR)的表达减少-而 MAPT-AS1 表达的沉默增加-神经元 tau 水平,并与人类大脑中的 tau 病理学相关。此外,我们鉴定了许多具有嵌入式 MIR 的其他 NAT(MIR-NAT),它们在与神经退行性变相关的编码基因或编码 IDP 的基因中过度表达,并证实了 MIR-NAT 对其中一个基因 PLCG1 的翻译控制。这些结果表明 MAPT-AS1 在 tau 病中的关键作用,并揭示了 MIR-NAT 对 IDP 翻译的严格控制的潜在广泛贡献,特别是在神经退行性变中的蛋白质稳态方面具有特别重要的意义。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/774b/7610982/ae160ab0aaf6/EMS126982-f006.jpg

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