細(xì)胞應(yīng)激顆粒中的mRNA確實可以表達(dá)蛋白

【資料簡介】

就像人一樣，細(xì)胞也會遭受應(yīng)激。突然的氧氣下降、過熱或毒素都會引發(fā)一連串的分子變化，導(dǎo)致細(xì)胞停止生長，產(chǎn)生應(yīng)激保護(hù)因子，并形成應(yīng)激顆粒（stress granule）---蛋白和RNA分子擠在一起而形成的無膜細(xì)胞器。雖然應(yīng)激顆粒的功能在很大程度上仍然是未知的，但人們認(rèn)為它們只含有不被翻譯成蛋白的RNA。如今，一項新的研究了這一以來的觀點，表明應(yīng)激顆粒內(nèi)的信使RNA（mRNA）確實可以制造蛋白。
 

 

mRNA是單鏈RNA分子，在真核生物的細(xì)胞核中由DNA轉(zhuǎn)錄而來，然后被運送到細(xì)胞質(zhì)中，在那里它們被翻譯成蛋白。在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)過程中，許多mRNA簇集在應(yīng)激顆粒內(nèi)---這一觀察使科學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)細(xì)胞受到威脅時，這些mRNA就停止了翻譯。

為了弄清楚這些由應(yīng)激引起的細(xì)胞器內(nèi)的mRNA會發(fā)生什么，論文通訊作者Jeffrey Chao博士、論文作者博士后研究員Daniel Mateju及其同事們開始觀察單個RNA分子與經(jīng)歷應(yīng)激的活細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激顆粒之間的相互作用。為此，他們用熒光標(biāo)簽標(biāo)記了應(yīng)激顆粒和單個mRNA分子。多虧了一種名為SunTag的創(chuàng)新抗體標(biāo)記工具，他們還可以在蛋白產(chǎn)生時以單分子的精度進(jìn)行可視化觀察。

利用這種方法，這些研究人員發(fā)現(xiàn)，即使mRNA被穩(wěn)定地定位在應(yīng)激顆粒內(nèi)，它仍然可以被翻譯成蛋白。雖然大多數(shù)mRNA的翻譯在應(yīng)激期間受到抑制，但是觸發(fā)應(yīng)激反應(yīng)所必需的特定基因（如ATF4）在這些條件下會增加它們的翻譯。通過使用ATF4-SunTag作為模型轉(zhuǎn)錄本，他們發(fā)現(xiàn)它在應(yīng)激顆粒中的翻譯并不是一個罕見的事件，而且完整的翻譯周期（起始、延伸、終止）可以在應(yīng)激顆粒中發(fā)生。此外，他們還發(fā)現(xiàn)有證據(jù)表明，在應(yīng)激過程中翻譯受到抑制的mRNA也可以在應(yīng)激顆粒中進(jìn)行翻譯。

Mateju說，“我們的研究結(jié)果表明，mRNA定位到應(yīng)激顆粒與翻譯是相容的，并駁斥了應(yīng)激顆粒在抑制蛋白合成中起著直接作用。”

這些研究結(jié)果闡明了細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的的細(xì)節(jié)。在單分子水平上對這些過程進(jìn)行成像的能力可以進(jìn)一步幫助更好地理解無膜細(xì)胞器和其他稱為生物分子凝聚物的分子簇的功能，這些分子簇被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)廣泛的生物過程。