一个国际研究小组最近的一项研究揭示了一个令人兴奋的发现,即我们的细胞如何在压力情况下保护自己。这项发表在EMBO Reports上的研究表明,遗传物质中的一种微小修饰(称为 ac4C)可以充当重要的防御者,帮助细胞创建称为应激颗粒的保护性存储单元。当细胞面临挑战时,这些应激颗粒可以保护重要的遗传指令。新发现可能有助于揭示疾病中可能针对的相关分子途径。

发现表明细胞在压力情况下如何保护自己

应激颗粒是应激反应的一个组成部分,由非翻译 mRNA 与蛋白质聚集形成。虽然人们对应激颗粒了解很多,但驱动其 mRNA 定位的因素尚未完全描述。mRNA 的修饰可以改变核碱基的特性并影响各个转录本的翻译、剪接和定位等过程。

研究人员表明,mRNA 上的 RNA 修饰 N4-乙酰胞苷 (ac4C) 与富含应激颗粒的转录本相关,并且具有 ac4C 的应激颗粒定位转录本受到特定的翻译调节。他们还表明,mRNA 上的 ac4C 可以介导蛋白质向应激颗粒的定位。

他们的结果表明,mRNA 的乙酰化调节应激敏感转录物和 RNA 结合蛋白在应激颗粒上的定位,并增加了我们对应激颗粒形成分子机制的理解。

应激颗粒是 mRNA-蛋白质复合物的无膜组装体,由陷入翻译起始阶段的 mRNA 产生。RNA-蛋白质复合物对其形成很重要,促进应激颗粒形成的机制涉及传统的RNA-蛋白质相互作用和涵盖蛋白质本质无序区域的相互作用。

应激颗粒已被广泛研究,并且已经确定它们是在翻译起始受到限制时形成的,并且已经提出了应激颗粒在细胞内的多种作用。虽然应激颗粒的组装和分解可以通过各种翻译后修饰来调节,但 RNA 修饰对其形成、分散和功能的影响仍不清楚。

最近显示 RNA 修饰 N4-乙酰胞苷 (ac4C) 沉积在 mRNA 上并调节翻译效率。ac4C 在所有生命王国中都是保守的,并由几种不同的压力诱导。ac4C 的 mRNA 修饰程度低于其他 RNA 修饰,并且由于精确和定量作图困难,其在 mRNA 上的功能和发生情况仍存在争议。

研究人员在他们的出版物中表明,ac4C 在应激颗粒中富集,并且乙酰化转录本主要定位于应激颗粒以响应氧化应激,提出了一个模型,其中 RNA 乙酰化可以影响 mRNA 定位到应激颗粒,部分是通过影响翻译从核糖体释放 mRNA,为 mRNA 乙酰化的功能和后果以及 RNA 定位到应激颗粒的机制提供了新的见解。

这些发现将促进人们了解细胞如何应对压力以及 RNA 修饰在此过程中发挥的作用。压力和 RNA 乙酰化都对疾病有影响,他们的发现可能有助于揭示疾病中可能针对的相关分子途径。

该项目由丹麦奥胡斯大学 Ulf AV Ørom 实验室领导,该研究涉及塔尔图大学、挪威技术大学和柏林马克斯·普朗克分子遗传学研究所的研究人员的合作。