由中国科学院生物物理研究所张宏教授领导的研究小组证明,RNA可以作为一种开关,将相分离蛋白凝聚物的命运从自噬降解转变为应激触发的积累。该研究在线发表在《细胞生物学杂志》上。
自噬是溶酶体介导的降解过程。通过液-液相分离(LLPS)组装的蛋白质浓缩物可以通过自噬有效降解有效降解。然而,它们可以在压力或病理条件下逃避自噬降解,从而赋予压力抵抗力或促进各种疾病的发病机制。
例如,张教授实验室之前的研究发现,在正常生长条件(15–25°C)下,秀丽隐杆线虫胚胎发生过程中,卵母细胞来源的PGL蛋白(PGL-1和PGL-3)会被体细胞自噬去除。.PGL-1/-3的降解需要受体蛋白SEPA-1和支架蛋白EPG-2。然而,在热应激条件下的胚胎中,PGL蛋白逃避自噬降解,并积累成大量颗粒以赋予应激抗性。
在这项研究中,研究人员发现在热应激条件下形成的PGL颗粒含有参与mRNA代谢的蛋白质,例如eIF4E同系物IFE-1。RNA-FISH分析表明,在热应激胚胎中,RNA也被分类为PGL颗粒。
然后,研究人员发现将mRNA分选到PGL颗粒中会调节它们的自噬降解,并且参与mRNA加工、运输和翻译的消耗因子会减少mRNA向PGL颗粒中的募集并促进其自噬降解,而受损的mRNA降解会增加募集将mRNA转化为PGL颗粒并促进其积累。
PGL-1/-3/SEPA-1蛋白经过LLPS组装成PGL缩合物。EPG-2促进PGL缩合物从液体到凝胶的转变,这对于它们的自噬降解至关重要。研究人员证明,mRNA可促进LLPS并维持PGL冷凝物的流动性,同时还能抑制EPG-2的募集。他们还发现,影响mRNA募集到PGL颗粒中的因素会调节EPG-2和PGL颗粒在热应激胚胎中的共定位。这些结果表明,mRNA通过抑制胶凝促进支架蛋白EPG-2的募集来调节PGL颗粒的自噬降解。
这项研究揭示了RNA在将相分离蛋白凝聚物的命运从自噬降解转变为应激触发的积累中的关键作用,为与各种疾病的发病机制相关的核糖核蛋白聚集体的积累提供了新的见解。