Mol Cell | RNA的凝聚体伴侣G3BP1

摘要：核糖核蛋白（Ribonucleoprotein，RNP）颗粒是RNA和蛋白质组装形成的生物大学分子凝聚体。在应激胁迫条件下，应激颗粒（Stress granules，SG）通过增加核糖核蛋白多价态RNA相互作用而形成。应激颗粒中关键蛋白是G3BP1以及

撰文丨十一月

核糖核蛋白（Ribonucleoprotein，RNP）颗粒是RNA和蛋白质组装形成的生物大学分子凝聚体。在应激胁迫条件下，应激颗粒（Stress granules，SG）通过增加核糖核蛋白多价态RNA相互作用而形成。应激颗粒中关键蛋白是G3BP1以及G3BP2。但是应激颗粒的组装和调节机制仍然没有完全被揭开。为此，美国科罗拉多大学博尔德分校Roy Parker研究组在Molecular Cell发文题为G3BP1 promotes intermolecular RNA-RNA interactions during RNA condensation，发现G3BP1作为凝聚体伴侣蛋白调节RNA-RNA相互作用促进凝聚体稳定存在的分子机制。

G3BP1通过与RNA结合诱导应激颗粒形成。未翻译的mRNA通过改变G3BP1内在无序序列结构变化从而将G3BP1从自抑制状态转换为能够结合RNA和其他相分离组分的二聚体结构【1-3】。一些研究表明G3BP1蛋白会通过形成局部高RNA浓度来促进的应激颗粒形成，并且通过促进RNA-RNA分子相互作用促进应急颗粒的持久存在。

为了检测G3BP1能够促进RNA凝聚，作者们在体外检测了G3BP1与RNA的共凝聚体。作者们发现将GFP-G3BP1加入到人总RNA中会促进G3BP1::RNA共凝聚体形成，但是高浓度的RNA或者GFP-G3BP1单独并不会形成凝聚体。

为了检测G3BP1是否可以作为RNA凝聚器发挥做作用，作者们检测G3BP1::RNA共凝聚体在蛋白酶K处理条件下的稳定性。如果G3BP1是作为RNAs之间相互作用的交联蛋白发挥作用，那么蛋白酶K处理会破坏RNA的组装；但是如果G3BP1的功能是作为RNA凝聚器发挥的作用促进RNA-RNA相互组作用稳定RNP颗粒，蛋白酶K处理则会促进RNA组装的稳定存在。另作者们惊讶的是，蛋白酶K处理G3BP1::RNA共凝聚体后，GFP-G3BP1的信号消失，但是RNA凝聚体还存在。因此，尽管G3BP1和RNA对于起始凝聚体形成非常关键，但是共凝聚体一旦形成，就会变成一个稳定的、不依赖于蛋白质的RNA凝聚体。

为了检测其他RNP颗粒蛋白支架是否对于起始RNA和蛋白共凝聚体形成是否关键，作者们将目光集中在MEG-3蛋白。作者们发现纯化的MEG-3蛋白对于共凝聚体组装非常关键，但是对于RNA凝聚体维持并不重要。

在蛋白酶K处理后，RNA颗粒能够在G3BP1蛋白降解后仍然存在。这说明RNA-RNA的相互作用在此过程中更为重要。为了检测这一可能性，作者们使用EDTA降低RNA结构的稳定性使得RNA变性，发现RNA变性后会导致PK处理后的共凝聚体消失。这一结果说明RNA凝聚体在G3BP1降解后的维持需要RNA-RNA分子内相互作用。作者们发现蛋白酶处理后的共凝聚体中RNA网络是由更稳定、更高阶的结构所组成。

为了进一步在细胞内证实这一结论，作者们在细胞内检测G3BP1在应激颗粒维持中的作用。作者们使用G3BP1抑制剂处理，发现在破坏G3BP1功能后应激颗粒能够稳定存在。进一步地，作者们发现在蛋白酶处理后，核仁中RNA凝聚体仍然能够稳定存在。

图1 工作模型

总的来说，该工作发现在应激颗粒形成后，RNA-G3BP1共凝聚体并不需要G3BP1蛋白持续存在。G3BP1在相分离形成过程中起到RNA凝聚器伴侣的作用，促进分子间RNA-RNA相互作用，稳定RNA凝聚体，促进RNP颗粒的维持。

制版人：十一

参考文献

1. Yang, P., Mathieu, C., Kolaitis, R.-M., Zhang, P., Messing, J., Yurtsever, U., Yang, Z., Wu, J., Li, Y., Pan, Q., et al. (2020). G3BP1 Is a Tunable Switch that Triggers Phase Separation to Assemble Stress Granules.Cell181, 325–345.e28. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.046.

2. Sanders, D.W., Kedersha, N., Lee, D.S.W., Strom, A.R., Drake, V., Riback, J.A., Bracha, D., Eeftens, J.M., Iwanicki, A., Wang, A., et al. (2020). Competing Protein-RNA Interaction Networks Control Multiphase Intracellular Organization.Cell181, 306–324.e28. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.050.

3. Guillen-Boixet, J., Kopach, A., Holehouse, A.S., Wittmann, S., Jahnel, M.,Schlußler, R., Kim, K., Trussina, I.R.E.A., Wang, J., Mateju, D., et al. (2020). RNA-Induced Conformational Switching and Clustering of G3BP DriveStress Granule Assembly by Condensation.Cell181, 346–361.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.03.049

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来源：小风聊科学