RNA結合ドメインの連続構造がPKRの活性化を制御する仕組みを解明(Study Reveals How Tandem RNA-Binding Domains Regulate PKR Activation)

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2026-10-15 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)分子細胞科学卓越創新中心(上海生物化学・細胞生物学研究所)の研究チームは、自然免疫においてウイルス由来RNAを検知するタンパク質キナーゼR(PKR)の新たな活性化機構を解明した。単一分子蛍光イメージング、AlphaFoldによる構造予測、生化学・細胞生物学的検証を組み合わせ、PKRが持つ2つの二本鎖RNA結合ドメイン(dsRBD)が分子内相互作用によって特有の立体配置を形成することを明らかにした。PKRは二本鎖RNA上を走査した後、2つのドメインの相互作用によってRNAへの結合を安定化し、キナーゼ領域の二量体化と活性化を促進する。この仕組みにより、自己由来RNAと免疫応答を誘導するRNAを識別し、他のRNA結合タンパク質との競合下でも標的RNAを認識できる。成果は、ウイルス感染に対する自然免疫の理解を深めるとともに、PKRの異常活性化に関連する疾患の治療標的開発につながる可能性がある。

<関連情報>

タンデムRNA結合ドメイン構造は、分子内界面を介してPKR活性化を促進する Tandem RNA-binding domain architecture drives PKR activation through an intramolecular interface

Chong Han, Chen Li, Yi-Feng Xu, +3 , and Jiaquan Liu
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:September 30, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2605220123

Abstract

Tandem repeats of RNA-binding domains (RBDs), often linked by intrinsically disordered sequences, are prevalent among RNA-binding proteins (RBPs). The inherent flexibility of these arrangements, however, raises the question of whether such domains can adopt defined configurations critical for function. Here, we reveal that in Protein Kinase R (PKR)—an RBP that triggers the innate immune response upon sensing double-stranded RNAs (dsRNAs)—its two dsRNA-binding domains (dsRBDs) assemble into a unique architecture through intramolecular interactions. This dsRBD1:dsRBD2 interface allows PKR to convert diffusive, transient contacts with RNA into a stabilized complex on the duplex, establishing a scaffold required for downstream protein dimerization and phosphorylation. Disrupting this dsRBD1:dsRBD2 interface dismantles the tandem dsRBD architecture and severely impairs PKR activity both in vitro and in cells. Together, these findings uncover an exceptional advantage of the tandem dsRBD arrangement and underscore intramolecular RBD coupling as a mechanism for regulating RBP activity.

細胞遺伝子工学
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