Adaptation of codon usage to tRNA I34 modification controls translation kinetics and proteome landscape
Adaptation of codon usage to tRNA I34 modification controls translation kinetics and proteome landscape
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密码子使用对 tRNA I34 修饰的适应控制着翻译动力学和蛋白质组景观
DOI：
10.1371/journal.pgen.1008836
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发表时间：
2020-06
期刊：
影响因子：
4.5
通讯作者：
Yi Liu
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xueliang Lyu;Qian Yang;Lin Li;Yunkun Dang;Zhipeng Zhou;She Chen;Yi Liu
密码子使用偏好是所有基因组的普遍特征，在调节蛋白质表达水平方面起着重要作用。腺苷脱氨酶（ADATs）在tRNA反密码子摆动位置（I34）处将腺苷修饰为肌苷在所有真核生物中都观察到，并且已被提出来解释密码子使用与tRNA库之间的相关性。然而，I34修饰如何影响tRNA库以影响密码子使用依赖的基因表达尚不清楚。以粗糙脉孢菌为模型系统，结合分子、生物化学和生物信息学分析，我们发现adat 2表达的沉默严重影响了ADAT相关tRNA的I34修饰水平，导致ADAT相关tRNA谱发生重大变化，并导致ADAT相关密码子的翻译延伸动力学重编程。adat 2沉默还引起全基因组密码子使用偏好的核糖体在mRNA上暂停和蛋白质组景观变化，导致选择性翻译抑制或诱导不同mRNA。CPC-1的诱导表达，酵母GCN 4p的脉孢菌直系同源物，介导adat 2沉默和氨基酸饥饿后的转录反应。总之，我们的研究结果表明，由ADAT的tRNA I34修饰在驱动密码子使用偏向翻译塑造蛋白质组景观中起着重要作用。
Codon usage bias is a universal feature of all genomes and plays an important role in regulating protein expression levels. Modification of adenosine to inosine at the tRNA anticodon wobble position (I34) by adenosine deaminases (ADATs) is observed in all eukaryotes and has been proposed to explain the correlation between codon usage and tRNA pool. However, how the tRNA pool is affected by I34 modification to influence codon usage-dependent gene expression is unclear. Using Neurospora crassa as a model system, by combining molecular, biochemical and bioinformatics analyses, we show that silencing of adat2 expression severely impaired the I34 modification levels for the ADAT-related tRNAs, resulting in major ADAT-related tRNA profile changes and reprogramming of translation elongation kinetics on ADAT-related codons. adat2 silencing also caused genome-wide codon usage-biased ribosome pausing on mRNAs and proteome landscape changes, leading to selective translational repression or induction of different mRNAs. The induced expression of CPC-1, the Neurospora ortholog of yeast GCN4p, mediates the transcriptional response after adat2 silencing and amino acid starvation. Together, our results demonstrate that the tRNA I34 modification by ADAT plays a major role in driving codon usage-biased translation to shape proteome landscape.
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发表时间：
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期刊：
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影响因子：
--
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通讯作者：
Zhong Wang;M. Sachs