就像人一樣，細(xì)胞也能感受到壓力。氧氣突然下降、過熱或毒素會引發(fā)一系列分子變化，導(dǎo)致細(xì)胞停止生長，產(chǎn)生應(yīng)激保護(hù)因子，形成應(yīng)激顆粒，蛋白質(zhì)和RNA分子被擠壓在一起形成無膜細(xì)胞器。雖然應(yīng)激顆粒的功能仍然未知，但可以假設(shè)它們只含有尚未翻譯成蛋白質(zhì)的RNA?，F(xiàn)在，一項(xiàng)研究推翻了這個由來已久的觀點(diǎn)，表明應(yīng)激顆粒中的信使核糖核酸確實(shí)可以制造蛋白質(zhì)。
MRNA是RNA的單鏈分子，在細(xì)胞核(對于真核生物)中從DNA轉(zhuǎn)錄，然后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)，再翻譯成蛋白質(zhì)。在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)期間，許多mRNA聚集在應(yīng)激顆粒中——這一觀察促使科學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)細(xì)胞受到威脅時(shí)，這些mRNA停止翻譯。
為了弄清楚這些應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞器中的mRNA發(fā)生了什么變化，Jeffrey Chao的研究團(tuán)隊(duì)在博士后Daniel Mateju的帶領(lǐng)下，著手觀察壓力下活細(xì)胞中單個RNA分子和壓力粒子之間的相互作用。為此，他們用熒光標(biāo)簽標(biāo)記了應(yīng)力粒子和單個mRNA分子。得益于一種名為SunTag的創(chuàng)新抗體標(biāo)記工具，研究人員還可以以單分子精度可視化產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。
Mateju和他的同事發(fā)現(xiàn)，即使mRNA穩(wěn)定地位于應(yīng)激粒子中，它仍然可以被翻譯成蛋白質(zhì)。雖然大多數(shù)mRNA的翻譯在應(yīng)激過程中受到抑制，但在這些條件下，應(yīng)激反應(yīng)所必需的特定基因(如ATF4)會增加其翻譯。他們用ATF4-SunTag作為模型轉(zhuǎn)錄本，發(fā)現(xiàn)其在應(yīng)力粒子中的翻譯并不少見，整個翻譯周期(起始、延伸和終止)都可以發(fā)生在應(yīng)力粒子中。此外，他們發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明，在壓力期間翻譯被抑制的mRNA也可能在壓力顆粒中翻譯。
“我們的結(jié)果表明，mRNA在應(yīng)激顆粒中的定位與翻譯是相容的，它反對應(yīng)激顆粒在抑制蛋白質(zhì)合成中的直接作用。”這項(xiàng)研究的第一作者M(jìn)ateju說。
這些發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的前所未有的細(xì)節(jié)。在單個分子水平上成像這些過程的能力可以進(jìn)一步幫助更好地理解無膜細(xì)胞器和其他被稱為生物分子凝聚體的分子簇的功能，這些分子簇被認(rèn)為調(diào)節(jié)廣泛的生物過程。
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