就像人一樣,細(xì)胞也會(huì)遭受應(yīng)激。突然的氧氣下降、過(guò)熱或毒素都會(huì)引發(fā)一連串的分子變化,導(dǎo)致細(xì)胞停止生長(zhǎng),產(chǎn)生應(yīng)激保護(hù)因子,并形成應(yīng)激顆粒(stress granule)---蛋白和RNA分子擠在一起而形成的無(wú)膜細(xì)胞器。雖然應(yīng)激顆粒的功能在很大程度上仍然是未知的,但人們認(rèn)為它們只含有不被翻譯成蛋白的RNA。如今,一項(xiàng)新的研究了這一以來(lái)的觀點(diǎn),表明應(yīng)激顆粒內(nèi)的信使RNA(mRNA)確實(shí)可以制造蛋白。

mRNA是單鏈RNA分子,在真核生物的細(xì)胞核中由DNA轉(zhuǎn)錄而來(lái),然后被運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)中,在那里它們被翻譯成蛋白。在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中,許多mRNA簇集在應(yīng)激顆粒內(nèi)---這一觀察使科學(xué)家們認(rèn)為,當(dāng)細(xì)胞受到威脅時(shí),這些mRNA就停止了翻譯。
為了弄清楚這些由應(yīng)激引起的細(xì)胞器內(nèi)的mRNA會(huì)發(fā)生什么,論文通訊作者Jeffrey Chao博士、論文作者博士后研究員Daniel Mateju及其同事們開(kāi)始觀察單個(gè)RNA分子與經(jīng)歷應(yīng)激的活細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)激顆粒之間的相互作用。為此,他們用熒光標(biāo)簽標(biāo)記了應(yīng)激顆粒和單個(gè)mRNA分子。多虧了一種名為SunTag的創(chuàng)新抗體標(biāo)記工具,他們還可以在蛋白產(chǎn)生時(shí)以單分子的精度進(jìn)行可視化觀察。
利用這種方法,這些研究人員發(fā)現(xiàn),即使mRNA被穩(wěn)定地定位在應(yīng)激顆粒內(nèi),它仍然可以被翻譯成蛋白。雖然大多數(shù)mRNA的翻譯在應(yīng)激期間受到抑制,但是觸發(fā)應(yīng)激反應(yīng)所必需的特定基因(如ATF4)在這些條件下會(huì)增加它們的翻譯。通過(guò)使用ATF4-SunTag作為模型轉(zhuǎn)錄本,他們發(fā)現(xiàn)它在應(yīng)激顆粒中的翻譯并不是一個(gè)罕見(jiàn)的事件,而且完整的翻譯周期(起始、延伸、終止)可以在應(yīng)激顆粒中發(fā)生。此外,他們還發(fā)現(xiàn)有證據(jù)表明,在應(yīng)激過(guò)程中翻譯受到抑制的mRNA也可以在應(yīng)激顆粒中進(jìn)行翻譯。
Mateju說(shuō),“我們的研究結(jié)果表明,mRNA定位到應(yīng)激顆粒與翻譯是相容的,并駁斥了應(yīng)激顆粒在抑制蛋白合成中起著直接作用。”
這些研究結(jié)果闡明了細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)的的細(xì)節(jié)。在單分子水平上對(duì)這些過(guò)程進(jìn)行成像的能力可以進(jìn)一步幫助更好地理解無(wú)膜細(xì)胞器和其他稱為生物分子凝聚物的分子簇的功能,這些分子簇被認(rèn)為可以調(diào)節(jié)廣泛的生物過(guò)程。