Nat. Chem. Biol. | 细胞压力环境下的“甜蜜转换器”

王初课题组2019-02-18 16:12:30

大家好,这周我分享的文章是最新发表在Nature Chemical Biology上的“O-GlcNAc modification of eIF4GI acts as a translational switch in heat shock response”。本文通讯作者是康奈尔大学的Qian Shubing教授,他长期从事蛋白翻译,mRNA epigenetics和压力响应等领域的研究。

热刺激感应是几乎所有生物体都存在的在热压力条件下的自我保护通路,在热刺激条件下整体蛋白合成水平受到显著抑制,而一些压力响应蛋白比如Hsp70的表达会选择性地升高,这种基因表达的重编程由转录和翻译等多种途径所调节。同时,压力条件下会诱导压力颗粒(stress granule,SG)的形成,SG是分布在细胞内的RNA和蛋白相互作用复合物,并认为影响了mRNA的翻译和稳定性。SG的组装和解离由多种翻译后修饰所调控,SG组装解离的动态平衡和mRNA选择性翻译的关系以及其中翻译后修饰所起到的作用还不太清楚。

O-GlcNAc修饰是细胞内广泛存在的蛋白糖基化修饰,近来的一些证据表明O-GlcNAc是一个分子温度计,它的修饰水平随着环境温度所变化,O-GlcNAc是否参与到热刺激感应的调控中还不清楚。

在这篇文章中,作者发现在热刺激下,关键翻译起始因子eIF4GI的N端区域受到动态的O-GlcNAc修饰。在没有O-GlcNAc修饰的情况下,压力响应mRNA的选择性翻译受到抑制,说明O-GlcNAc参与到压力响应蛋白的选择性表达调控中。分子层面上,作者意外发现压力响应mRNA会被堆积在SG中而在压力恢复过程中不能重新溶解。作者进一步阐释了O-GlcNAc调控这个过程的分子机制,压力诱导的eIF4GI O-GlcNAc修饰会阻碍与PABP1的相互作用,促进SG的解离,因此释放压力响应mRNA而实现其选择性翻译。通过CRISPR/Cas9创造的多种eIF4GI突变体,作者发现eIF4GI通过可逆的O-GlcNAc修饰成为一个翻译转换器。

总而言之,作者认为他们的研究展示了一个将热刺激响应,蛋白重构,SG动态和翻译重编程等多条通路联系在一起的重要机制。


作者:QW
原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41589-018-0120-6

原文引用:
doi: 10.1038/s41589-018-0120-6. 


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