研究分析细胞是如何对待压力

就像人一样，细胞也会感到压力。氧气突然下降，过热或毒素会触发一系列分子变化，从而导致细胞停止生长，产生应激保护因子并形成应激颗粒，蛋白质和RNA分子挤在一起形成无膜细胞器。尽管应力颗粒的功能仍然未知，但可以假定它们仅包含未翻译成蛋白质的RNA。现在，一项研究颠覆了这个长期存在的想法，表明应激颗粒中的信使RNA(mRNA)确实可以制造蛋白质。

mRNA是RNA的单链分子，从核中的DNA转录(对于真核生物)，然后转运到细胞质中，然后将它们翻译成蛋白质。在细胞应激反应期间，许多mRNA聚集在应激颗粒内部-这一观察结果促使科学家认为，当细胞受到威胁时，这些mRNA停止翻译。

为了弄清楚这些压力诱导的细胞器中的mRNA发生了什么，由博士后丹尼尔·马特尤(Daniel Mateju)领导的杰弗里·乔(Jeffrey Chao)研究组着手观察单个RNA分子与处于压力下的活细胞内部的压力颗粒相互作用。为此，他们用荧光标签标记了应激颗粒和单个mRNA分子。得益于称为SunTag的创新抗体标记工具，研究人员还可以可视化以单分子精度生产的蛋白质。

“我们的结果表明，mRNA定位于应激颗粒与翻译是相容的，并反对应激颗粒在抑制蛋白质合成中的直接作用。” 该研究的作者Mateju说。

这些发现阐明了细胞应激反应的前所未有的细节。在单分子水平上对这些过程进行成像的能力可以进一步帮助更好地了解无膜细胞器和称为生物分子缩合物的其他分子簇的功能，这些分子被认为可以调节广泛的生物过程。

Mateju及其同事使用这种方法发现，即使将mRNA稳定地定位在应激颗粒中，它仍然可以翻译成蛋白质。虽然大多数mRNA的翻译在胁迫过程中受到抑制，但在这些条件下，产生胁迫反应所必需的特定基因(例如ATF4)却增加了其翻译。他们使用ATF4-SunTag作为模型转录本，发现它在应力颗粒中的翻译并非罕见，而且整个翻译周期(起始，延伸，终止)都可以在应力颗粒中发生。此外，他们发现有证据表明在应激过程中其翻译受到抑制的mRNA也可能在应激颗粒中发生翻译。

原创作者：上海信帆生物科技有限公司