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核仁 Pol II 相互作用组揭示 TBPL1、PAF1 和 Pol I 在基因间 rDNA 驱动 rRNA 生物发生。

Nucleolar Pol II interactome reveals TBPL1, PAF1, and Pol I at intergenic rDNA drive rRNA biogenesis.

机构信息

Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, Faculty of Medicine, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada.

Princess Margaret Cancer Centre, University Health Network, Toronto, Ontario, Canada.

出版信息

Nat Commun. 2024 Nov 6;15(1):9603. doi: 10.1038/s41467-024-54002-w.

DOI:10.1038/s41467-024-54002-w
PMID:39505901
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11541992/
Abstract

Ribosomal DNA (rDNA) repeats harbor ribosomal RNA (rRNA) genes and intergenic spacers (IGS). RNA polymerase (Pol) I transcribes rRNA genes yielding rRNA components of ribosomes. IGS-associated Pol II prevents Pol I from excessively synthesizing IGS non-coding RNAs (ncRNAs) that can disrupt nucleoli and rRNA production. Here, compartment-enriched proximity-dependent biotin identification (compBioID) revealed the TATA-less-promoter-binding TBPL1 and transcription-regulatory PAF1 with nucleolar Pol II. TBPL1 localizes to TCT motifs, driving Pol II and Pol I and maintaining its baseline ncRNA levels. PAF1 promotes Pol II elongation, preventing unscheduled R-loops that hyper-restrain IGS Pol I-associated ncRNAs. PAF1 or TBPL1 deficiency disrupts nucleolar organization and rRNA biogenesis. In PAF1-deficient cells, repressing unscheduled IGS R-loops rescues nucleolar organization and rRNA production. Depleting IGS Pol I-dependent ncRNAs is sufficient to compromise nucleoli. We present the nucleolar interactome of Pol II and show that its regulation by TBPL1 and PAF1 ensures IGS Pol I ncRNAs maintaining nucleolar structure and function.

摘要

核糖体 DNA(rDNA) 重复序列包含核糖体 RNA(rRNA) 基因和基因间间隔区(IGS)。RNA 聚合酶(Pol) I 转录 rRNA 基因，产生核糖体的 rRNA 成分。与 IGS 相关的 Pol II 可防止 Pol I 过度合成可能破坏核仁并影响 rRNA 生成的 IGS 非编码 RNA(ncRNA)。在这里，区室富集的依赖邻近的生物素鉴定(compBioID) 揭示了缺乏 TATA 启动子结合蛋白 TBPL1 和转录调控因子 PAF1 与核仁 Pol II 相关。TBPL1 定位于 TCT 基序，驱动 Pol II 和 Pol I，并维持其基础 ncRNA 水平。PAF1 促进 Pol II 的延伸，防止非计划的 R-环过度限制 IGS Pol I 相关的 ncRNA。PAF1 或 TBPL1 的缺失会破坏核仁的组织和 rRNA 的生物发生。在 PAF1 缺陷细胞中，抑制非计划的 IGS R-环可挽救核仁的组织和 rRNA 的产生。耗尽 IGS Pol I 依赖性 ncRNA 足以损害核仁。我们提出了 Pol II 的核仁互作组，并表明其由 TBPL1 和 PAF1 调节，可确保 IGS Pol I ncRNA 维持核仁的结构和功能。

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