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アルギニンメチル化のプロテオミクスプロファイリングによってPRMT5の基質特異性を明らかにする

Proteomics profiling of arginine methylation defines PRMT5 substrate specificity

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Sci. Signal. 02 Apr 2019:
Vol. 12, Issue 575, eaat8388
DOI: 10.1126/scisignal.aat8388

Daniele Musiani1,*,†, Jabez Bok2,†, Enrico Massignani1, Liling Wu2,3, Tommaso Tabaglio2,3, Marica Rosaria Ippolito1, Alessandro Cuomo1, Umut Ozbek4,5, Habiba Zorgati2,3, Umesh Ghoshdastider2, Robert C. Robinson2,3, Ernesto Guccione2,3,6,7,‡, and Tiziana Bonaldi1,‡

1 Department of Experimental Oncology, IEO, European Institute of Oncology IRCCS, Milan, Italy.
2 Institute of Molecular and Cell Biology (IMCB), A*STAR (Agency for Science, Technology and Research), Singapore 138673, Singapore.
3 Department of Biochemistry, Yong Loo Lin School of Medicine, National University of Singapore, 8 Medical Drive, Singapore 117597, Singapore.
4 Department of Population Health Science and Policy, Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.
5 Tisch Cancer Institute, Icahn School of Medicine, Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.
6 Department of Oncological Sciences and Tisch Cancer Institute, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.
7 Department of Pharmacological Sciences and Mount Sinai Center for Therapeutics Discovery, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York, NY 10029, USA.

‡ Corresponding author. Email: ernesto.guccione@mssm.edu (E.G.); tiziana.bonaldi@ieo.it (T.B.).

* Present address: Inserm U830, Institut Curie, Paris 75005, France.

† These authors contributed equally to this work.

要約

タンパク質アルギニンメチルトランスフェラーゼ(PRMT)は、クロマチン結合タンパク質と細胞質タンパク質の両方でアルギニンメチル化を触媒する。主要なII型PRMTであるPRMT5が、発生過程と腫瘍形成に重要な細胞生存および分化経路に関与することを裏付ける知見が集積されている。PRMT5は種々のがんに対する魅力的な薬剤標的であり、現在、阻害剤が腫瘍学臨床試験で検討されている。それでもやはり、PRMT5とその複数の非ヒストン基質の複雑な生物学を考えると、メチル化におけるこれらの動的な変化を完全に明らかにし、それらを観察される抗がん作用と関連付けて、PRMT5の機能とその阻害の結果を完全に解明することが最重要である。今回われわれは、細胞培養中のアミノ酸による安定同位体標識(SILAC)を免疫濃縮されたメチルペプチドと併用する、新たに確立したパイプラインを用いて、選択的阻害剤によるPRMT5阻害後のアルギニンモノメチル化および対称性ジメチル化を網羅的にプロファイリングした。偽発見率を低下させるために、重メチルSILACを直交検証法として用いた。in vitroメチル化アッセイを用いて、質量分析によって同定された一連のPRMT5標的を検証し、この酵素が、2つの隣接するグリシンに挟まれたアルギニン(Gly-Arg-Glyまたは「GRG」配列)をメチル化する選択性について、これまで知られていなかった機構的知見を提供した。われわれの解析はこれまで知られていなかったPRMT5基質の同定につながり、それによって、クロマチンを超えた、生細胞におけるPRMT5とその阻害の全体的な影響に関する知見が提供されるとともに、PRMT5の基質特異性に関するわれわれの知識が精緻化された。

Citation: D. Musiani, J. Bok, E. Massignani, L. Wu, T. Tabaglio, M. R. Ippolito, A. Cuomo, U. Ozbek, H. Zorgati, U. Ghoshdastider, R. C. Robinson, E. Guccione, T. Bonaldi, Proteomics profiling of arginine methylation defines PRMT5 substrate specificity. Sci. Signal. 12, eaat8388 (2019).

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