PHRF1, a novel E3 ubiquitin ligase, regulates alternative splicing

Abstract

Systemic lupus erythematosus (SLE) is an inflammatory autoimmune disease with complex genetic inheritance. Recently, genome-wide association study (GWAS) had identified that single nucleotide polymorphism (SNP) in KIAA1542 locus is associated with SLE disease susceptibility. KIAA1542 locus encodes a protein known as PHRF1 containing a RING domain, a PHD finger, RS domain and CID (RNA polymerase Ⅱ CTD-interaction domain) domains. However, the function of PHRF1 has not been elucidated. In this study to identify the functions of PHRF1, as PHRF1 contains a RNA polymerase Ⅱ (RNAPⅡ) CTD-interaction domain (CID), I tested whether PHRF1 interacts with RNAPⅡ. Interestingly, PHRF1 specifically interacts with Ser2-phosphorylated form of RNAPⅡ, suggesting that PHRF1 may function at transcription elongation stage. Additionally, there is the potential for PHRF1 to function as the E3 ubiquitin ligase through its RING domain, which is known to bind E2 enzyme. overexpression of PHRF1 promoted proteasome-dependent degradation of Ser2-phosphorylated RNAPⅡ through polyubiquitination of Rpb1, which is the largest subunit of RNAPⅡ, whereas PHRF1 does not affect general transcription. On the other hand, PHRF1 contains a RS domain, which is commonly found in SR proteins and involved in the regulation of pre-mRNA splicing. In vivo alternative splicing assay using adenovirus E1A minigene showed that overexpression of PHRF1 resulted in the alteration of alternative 5' splicing pattern, resulting in the reduction of 13S over 9S transcript level. Taken together, these results suggest that PHRF1 may involve in the generation of autoimmunity by regulating the pre-mRNA processing of genes that have not yet been identified.;SLE (Systemic lupus erythematosus)는 유전성 자가면역질환이다. 최근 GWAS (Genome Wide Association Study) 연구를 통하여 KIAA1542 유전자 자리에 SLE 질병의 감수성과 연관된 단일염기변이의 존재가 밝혀졌다. KIAA1542 유전자로부터 RING domain, PHD finger, RS domain, 그리고 CTD interaction domain을 가지는 PHRF1 단백질이 발현되나, 현재 PHRF1의 기능은 전혀 알려지지 않았다. 이 논문에서는 PHRF1의 기능을 연구하였다. 우선 PHRF1이 RNA polymerase Ⅱ(RNAPⅡ)의 C-terminal domain(CTD)과의 결합영역으로 알려진 CID domain을 가지고 있으므로, PHRF1이 RNAPⅡ와 결합하는지를 확인한 결과. PHRF1은 Ser2-phosphorylated CTD와 특이적으로 결합함을 발견하였다. 이와 같은 결과는 PHRF1이 transcription elongation 단계에 작용할 가능성을 제시한다. 또한, PHRF1은 E3 ubiquitin ligase 기능을 보유하는 RING domain을 가지고 있으므로, PHRF1이 RNAPⅡ을 ubiquitination시킬 가능성을 시험하였다. 293T 세포에서 PHRF1 과 발현 시, RNAPⅡ의 주요 구성성분인 Rpb1의 polyubiquitination이 유도되고, 따라서 Ser2-phosphorylated RNAPⅡ가 proteasome-의존적으로 분해됨을 확인하였다. 그러나, PHRF1은 RNAPⅡ의 전사활동에 영향을 미치지는 않았다. 다른 한편으로는, PHRF1은 pre-mRNA splicing을 조절하는 SR protein에서 주로 발견되는 RS domain을 가지고 있다. 따라서, E1A minigene을 이용한 in vivo alternative splicing assay을 수행한 결과, PHRF1의 과 발현 시 13S transcript 수준의 감소 및 9S transcript 수준의 증가가 관찰되었다. 결론적으로, PHRF1은 아직 밝혀지지 않은 유전자들의 pre-mRNA processing을 조절함으로써, 자가면역질환 발병에 관여할 것으로 예상된다.