正確なmRNAスプライシングを制御するU6 snRNAのm6A修飾の分子機構を解明~スプライシング異常が原因の疾患理解に貢献~

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2025-08-21 東京大学

東京大学の琚珏特任助教と富田耕造教授らは、mRNAスプライシングに必須なU6 snRNAのm6A修飾を担う酵素METTL16の分子機構を解明しました。研究では、METTL16・SAM・U6 snRNA三者複合体の構造をX線結晶構造解析やクライオ電子顕微鏡解析で明らかにし、METTL16のC末端KA-1ドメインがU6 snRNAを特異的に認識して酵素へリクルートし、N末端の触媒部位でのm6A修飾を促進する「足場」として機能することを発見しました。この修飾はU6 snRNAのACAGAGAモチーフとpre-mRNAの5’スプライスサイトとの相互作用を安定化させ、正確かつ効率的なスプライシングを保証します。さらに、KA-1ドメインを介した多段階的な構造変化を経てm6A修飾が進行する仕組みも明らかにしました。本成果はスプライシング異常が原因となる疾患の分子基盤理解に貢献し、新たな治療法開発への応用が期待されます。研究成果は2025年8月21日付『Nature Communications』に掲載されました。

正確なmRNAスプライシングを制御するU6 snRNAのm6A修飾の分子機構を解明~スプライシング異常が原因の疾患理解に貢献~
METTL16・SAM・U6 snRNA三者複合体構造

<関連情報>

METTL16によるU6 snRNAのm6A修飾の構造とメカニズム Structures and mechanisms of U6 snRNA m6A modification by METTL16

Jue Ju & Kozo Tomita
Nature Communications  Published:21 August 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-63021-0

Abstract

The N6-methyladenosine (m6A) modification in U6 snRNA, catalyzed by METTL16 using S-adenosylmethionine (SAM) as the methyl donor, is required for efficient and accurate pre-mRNA splicing. However, the mechanism by which METTL16 modifies U6 snRNA with m6A remains elusive. Here, we present cryo-EM structures of METTL16 in complex with U6 snRNA, providing insights into the METTL16-mediated modification of U6 snRNA with m6A. The structures reveal that U6 snRNA is recruited to METTL16 through specific interactions between the C-terminal kinase-associated 1 (KA-1) domain of METTL16 and the internal stem-loop (ISL) of U6 snRNA. Upon SAM binding to the catalytic pocket within the N-terminal methyltransferase domain (MTD), U6 snRNA undergoes a structural rearrangement that positions the target adenine-containing motif at the catalytic site. This conformational change is followed by an additional structural adjustment of U6 snRNA into a productive conformation, bringing the target adenosine closer to SAM within the catalytic pocket and thereby ensuring efficient m6A modification. The KA-1 domain functions as a scaffold for initial substrate recognition and facilitates the subsequent dynamic methylation process within the MTD, highlighting the cooperative roles of METTL16 domains for U6 snRNA modification.

生物化学工学
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