CASC3 suppresses mRNA nuclear export through interacting with export receptor NXF1

Abstract

CASC3 는 특이적 서열 독립적으로 엑손-엑손 경계의 ~20-24 nt 상류에 위치하는 Exon junction complexes의 핵심 구성 요소 중 하나이다. CASC3는 핵과 세포질 왕복 단백질이고 거의 독점적으로 엑손-엑손 접합부의 20-24 nt 상류에서 RNA와 접촉한다. CASC3의 KD에 의해 PolyA RNA, nascent RNA, intronless RNA의 대부분이 세포질로 이동되었고 반면, CASC3 KD 세포에 CASC3를 다시 재발현시키면 핵에 PolyA RNA가 다시 축적됨을 확인하였다. 이러한 결과는 CASC3가 RNA nuclear export에서 억제 역할을 한다는 것을 시사한다. CASC3 KD 세포에서 지놈 전체 전사체 분석으로 833 RNA가 촉진됨을 확인하였고, 이때 pre-mRNA 스플라이싱 또는 유전자 발현의 변화와는 관련이 없음을 확인하여 CASC3가 mRNA nuclear export 에서 독립적인 역할을 한다는 것을 밝혔다. 또한, 중요한 핵산 수출 요인, NXF1 또는 ALYREF가 없을 때 CASC3 KD 에 의해 RNA가 세포질로 이동될 수 없음을 보여주었다. 이는 CASC3의 mRNA nuclear export 기능이 NXF1, ALYREF 단백질에 의존한다는 것을 나타낸다. 또한 Co-IP 실험에 따르면 CASC3는 NXF1과 직접 상호 작용할 수 있고 또, 핵산 수출 인자간의 상호작용은 CASC3 KD에서 크게 증가되었다. 종합적으로, CASC3 KD 된 환경에서 nuclear export factors 간의 상호작용함을 증가시키고 CASC3 가 nuclear export receptor인 NXF1과 물리적 결합으로 인해 RNA nuclear export의 억제제임을 시사한다.|CASC3 (also called BTZ, MLN51) is one of the core components of exon junction complexes (EJCs) that are deposited ~20-24 nt upstream of exon-exon boundaries in a sequence-independent manner. Although CASC3 is a nuclear/cytoplasmic shuttling protein, and almost exclusively contacts RNA at 20-24 nt upstream of exon-exon junction. In this study, I demonstrate that an EJC core component CASC3 mediate mRNA export. KD of CASC3 leaded to a significant cytoplasmic accumulation of PolyA RNAs, nascent RNAs, and intro intronless RNAs, accompanied by nuclear depletion of these RNAs. Importantly, I find that adding back of CASC3 into CASC3 KD cells resulted in the re-accumulation the PolyA RNAs in the nucleus. By contrast to CASC3 KD, CASC3 overexpression stimulated a nuclear accumulation of intron-containing RNAs, which were successfully exported to cytoplasm in the untreated cells. These results suggest that CASC3 play an inhibitory roles in the RNA export. Genome-wide transcriptome analysis of exported PolyA RNAs in CASC3 KD cells identified that export 833 RNA species was enhanced by CASC3 KD, but was irrelevant to alteration in pre-mRNA splicing or gene expression, suggesting its independent role in RNA export. I show that Co-KD of CASC3 with important export factors NXF1 or Aly could not stimulate RNA export to cytoplasm, indicating that CASC3 roles in RNA export is dependent on these proteins. In addition, our Co-IP experiments suggest that CASC3 could directly interacts with NXF1 but not Aly, UAP56, SRSF1, and SRSF3. Furthermore, interactions between Aly and NXF1, Aly and UAP56, UAP56 and NXF1 were significantly enhanced upon CASC3 KD. Collectively, my results suggest that CASC3 is a suppressor of RNA export by mediating interactions among export factors.