Структура ацетилтрансферазы NAT10 и механизм ацетилирования тРНК

Модификация РНК путем N-ацетилирования цитидина (ac4C) всё более признаётся фактором регуляции функции РНК. Дисрегуляция NAT10 связана с раком и синдромами преждевременного старения, однако необходимость его ацетилтрансферазной активности и механизмы координации катализа и связывания РНК остаются плохо изученными. В настоящей работе мы представляем структуры эвкаріотической (Chaetomium thermophilum) NAT10, полученные методом криоэлектронной микроскопии одиночных частиц, в комплексе с разработанным лигандом на основе цитидина–CoA в присутствии и в отсутствие ADP. NAT10 образует симметричный димер в форме сердца, в котором домен Gcn5-подобной N-ацетилтрансферазы (GNAT) с атипично открытым активным сайтом окружён консервативными доменами геликазной и РНК-связывающей природы. Биохимическая реконституция NAT10 в присутствии адаптерного белка THUMPD1 показывает, что ацетилирование тРНК обеспечивается двумя консервативными остатками активного сайта (His548 и Tyr549 в CtNAT10) и двумя базовыми участками — одним проксимальным и одним дистальным по отношению к активному сайту — и указывает на то, что ориентация связывания субстрата, а не аффинность, определяет каталитическую активность. Наконец, с помощью мутаций, нацеленных структурно, в клеточных исследованиях мы демонстрируем необходимость каталитической ацетилтрансферазной активности NAT10 для термoадаптации грибов и для индуцированного этопозидом клеточного сенесценса у млекопитающих. Наши результаты закладывают структурную основу для понимания катализа ацетилирования цитидина NAT10 и имеют значение для регуляции и терапевтического таргетирования его специфической активности РНК-ацетилтрансферазы.