W komórkach eukariotycznych nietranslujące mRNA może gromadzić się w cytoplazmatycznych granulkach mRNP (rybonukleoproteiny przekaźnikowe), takich jak ciała P (ciała przetwarzające) i SG (granulki stresu). Ciałka P zawierają mechanizmy rozpadu mRNA i represji translacji. i represję translacji i są wszechobecnie wyrażane w komórkach ssaków i niższych gatunkach eukariontów, w tym Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster i Caenorhabditis elegans. W przeciwieństwie do tego, SG są wykrywane tylko podczas stresu komórkowego, gdy translacja jest zahamowana i tworzą się z agregatów zablokowanych kompleksów preinicjacyjnych. SGs i P-bodies są powiązane z NGs (neuronal granulek), które są niezbędne w lokalizacji i kontroli mRNA w neuronach. neuronach. Co ważne, granulki RNA są powiązane z cytoszkieletem, który odgrywa ważną rolę w pośredniczeniu w wielu ważną rolę w pośredniczeniu w wielu ich dynamicznych właściwościach. W niniejszym przeglądzie omawiamy, w jaki sposób ciała P, SG i NG są powiązane z sieciami cytoszkieletowymi oraz znaczenie tych powiązań w utrzymaniu lokalizacji ich ładunków RNA RNA. --- W komórkach eukariotycznych składniki mechanizmu degradacji mRNA od 5' do 3' mogą przechodzą szybką przemianę fazową. Powstałe ogniska cytoplazmatyczne są określane jako jako ciała przetwarzające (P-bodies). Szczegóły molekularne procesu autoagregacji są jednak w dużej mierze nieokreślone. W tym przypadku stosujemy podejście oddolne które łączy spektroskopię NMR, izotermiczną kalorymetrię miareczkową, krystalografię rentgenowską i fluorescencję. krystalografię i mikroskopię fluorescencyjną w celu zbadania, czy czynniki degradacji mRNA mogą ulegać przemianom fazowym in vitro. Pokazujemy, że Schizosaccharomyces pombe Dcp2, jego główny aktywator Dcp1, oraz białka rusztowania Edc3 i Pdc1 są wystarczające do odtworzenia procesu rozdzielania faz. procesu rozdzielania faz. Interakcje międzycząsteczkowe między domeną Edc3 LSm i co najmniej 10 helikalnymi motywami bogatymi w leucynę w Dcp2 i Pdc1 tworzą rdzeń sieci interakcji. rdzeń sieci interakcji. Pokazujemy, że blokowanie tych interakcji zakłóca zachowanie klastrów, zarówno in vitro, jak i in vivo. --- Lokalizacja mRNA stanowi kluczowy aspekt potranskrypcyjnej kontroli ekspresji genów. ekspresji genów, a najnowsze dowody sugerują, że może być ona znacznie bardziej bardziej rozpowszechniona niż wcześniej przewidywano. Na przykład zdefiniowane granulki zawierające mRNA mogą być związane z represją lub aktywacją translacji. Co więcej, mRNA P-bodies (ciała przetwarzające) są siedliskiem wielu mechanizmów rozpadu mRNA a granulki stresu odgrywają rolę w przechowywaniu mRNA. W W niniejszym przeglądzie badamy proces lokalizacji mRNA u drożdży Saccharomyces cerevisiae, badając powiązania między organellarną lokalizacją mRNA a odpowiedzią na stres. Dokonujemy również przeglądu najnowszych danych sugerujących że nawet tam, gdzie występuje globalna relokalizacja mRNA, specyficzność i kinetyka tego procesu mogą być i kinetyka tego procesu mogą być regulowane. --- Liczne mRNA są degradowane w ciałach przetwarzających (ciałach P) w Saccharomyces cerevisiae. W logarytmicznie rosnących komórkach wykrywalnych jest tylko 0-1 ciał P na komórkę. wykrywalne. Jednak liczba i wygląd ciałek P zmienia się, gdy komórka napotyka stres. Tutaj pokazujemy, że związane z polisomami białko wiążące mRNA Scp160 wchodzi w interakcje ze składnikami ciałek P, takimi jak białko dekapujące Dcp2 i białko rusztowania Pat1, przypuszczalnie na polisomach. Utrata Scp160 lub jego partnera interakcyjnego Bfr1 spowodowała powstanie struktur Dcp2-pozytywnych struktur. Te ogniska Dcp2-pozytywne zawierały mRNA, ponieważ ich tworzenie było hamowane przez obecność cykloheksymidu. Ponadto, Scp160 był wymagany do prawidłowego tworzenia ciała P, ponieważ tylko podzbiór bona fide składników ciała P mógł łączyć się w ogniska Dcp2-dodatnie w komórkach Δscp160. W komórkach Δbfr1 lub Δscp160, tworzenie ciałek P nie było sprzężone z tłumieniem translacji, ponieważ profil polisomów pozostał niezmieniony. Podsumowując, nasze dane sugerują, że Bfr1 i Scp160 zapobiegają powstawaniu ciałek P w normalnych warunkach wzrostu. --- Informacje o autorze: (1)Division of Rheumatology, Immunology, and Allergy, Brigham and Women's Hospital, Boston, MA 02115, USA; Department of Medicine, Harvard Medical School, Harvard Medical School, USA. Hospital, Boston, MA 02115, USA; Department of Medicine, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA. Adres elektroniczny: panderson@rics.bwh.harvard.edu. (2) Oddział Reumatologii, Immunologii i Alergii, Szpital Brighama i Kobiet, Boston, MA 02115, USA Hospital, Boston, MA 02115, USA; Department of Medicine, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA. (3)Division of Rheumatology, Immunology, and Allergy, Brigham and Women's Hospital, Boston, MA 02115, USA; Department of Medicine, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA. Hospital, Boston, MA 02115, USA; Department of Medicine, Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA. Adres elektroniczny: pivanov@rics.bwh.harvard.edu. --- Akumulacja mRNA jest ściśle regulowana przez różne szlaki molekularne. Identyfikacja Identyfikacja i charakterystyka enzymów i białek regulatorowych zaangażowanych w w kontrolowanie losów mRNA oferuje możliwość poszerzenia naszego zrozumienie potranskrypcyjnej regulacji genów. Ciała przetwarzające (P PB) to cytoplazmatyczne kompleksy białkowe zaangażowane w degradację i zatrzymanie translacji mRNA. zatrzymanie translacji mRNA. Skład i dynamika tych subkomórkowych badano w systemach zwierzęcych, drożdżach i w modelowej roślinie Arabidopsis. Ich montaż implikuje agregację specyficznych czynników związanych z z dekappingiem, deadenylacją i egzorybonukleazami, które działają synchronicznie w celu regulować określone docelowe mRNA podczas rozwoju i adaptacji do stresu. Chociaż ogólna funkcja PB wraz z przepływem informacji genetycznej jest zrozumiała, kilka pytań wciąż pozostaje otwartych. Niniejszy przegląd podsumowuje dane na temat składu, potencjalnych ról molekularnych i znaczenia biologicznego PB i potencjalnie pokrewnych białek w Arabidopsis. --- Ssaczy cel kompleksu rapamycyny 1 (mTORC1) jest zaangażowany w komórkowe procesy transkrypcji i translacji. procesy transkrypcji i translacji. W przeprowadzonym badaniu scharakteryzowano enhancer of mRNA decapping protein 4 (Edc4) jako białko oddziałujące z mTORC1. Człowiek Komórki limfoblastów T (CCRF-CEM) zostały użyte do oczyszczenia mTORC1. Do potwierdzenia interakcji Edc4 z mTORC1 wykorzystano koimmunoprecypitację połączoną z analizą immunoblottingu. interakcji Edc4 w oczyszczaniu specyficznym dla mTORC1. Dalsze testy zostały włączone do podsumowania roli mTORC1 w odkapslowaniu mRNA przez Edc4. Edc4 został zidentyfikowane jako nowe białko oddziałujące z mTORC1 zarówno w endogennym, jak i oczyszczania specyficznego dla mTORC1 składnika raptora ze znacznikiem myc. Ilościowa ko-lokalizacja przy użyciu mikroskopii konfokalnej wykazała, że składnik raptorowy mTORC1 współistnieje z Edc4 w ciałach przetwarzających (P), miejscu degradacji mRNA. Inkubacja komórek z rapamycyną, znanym inhibitorem aktywności kinazy mTOR, zwiększała całkowitą ekspresję białka Edc4, ale jednocześnie zmniejszała interakcję Edc4 z mTOR. Edc4 z mTORC1. Ponadto, leczenie rapamycyną spowodowało znaczący spadek całkowitego fosforylowanego seryną sygnału białka Edc4 i całkowitego 5'-kapsułkowanego mRNA. Odkrycia te dostarczają pierwszych dowodów na kluczową rolę rolę mTORC1 w regulacji Edc4. Wymagane są dalsze dogłębne badania, aby uzyskać pełne zrozumienie molekularnego sprzężenia zwrotnego między sygnalizacją mTORC1 a a szlakiem decappingu mRNA. --- Informacje o autorze: (1)Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Illkirch, Francja. (2)Luxembourg Centre for Systems Biomedicine, University of Luxembourg, Esch-sur-Alzette, Luksemburg; National Center for Microscopy and Imaging Research, Uniwersytet Kalifornijski w San Diego, La Jolla, Kalifornia, Stany Zjednoczone Ameryki. Stany Zjednoczone Ameryki. (3) Instytut Biologii Systemów, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki. (4)Tampere University of Technology, Pori, Finlandia; BioMediTech, University of Tampere, Tampere, Finlandia. (5)Physics and Bioengineering, University of Washington, Seattle, Washington, Stany Zjednoczone Ameryki. (6)Centrum Biologii Wysokoprzepustowej, Wydział Fizyki i Astronomii, University of British Columbia, Vancouver, Kolumbia Brytyjska, Kanada. (7)Institute for Systems Biology, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki; Program Biologii Molekularnej i Komórkowej, University of Washington, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki. (8)Molecular and Cellular Biology Program, University of Washington, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki; Pacific Northwest Diabetes Research Institute, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki. Institute, Seattle, Waszyngton, Stany Zjednoczone Ameryki. --- Ciała przetwarzające (ciała P) to cytoplazmatyczne granulki mRNP zawierające nieulegające translacji mRNA i białka z mechanizmów rozpadu i wyciszania mRNA i wyciszania. Mechanizm powstawania ciał P był zazwyczaj badany poprzez zubożenie składników ciała P. Tutaj stosujemy komplementarne podejście i zautomatyzowaną platformę testową opartą na komórkach do badania cząsteczek wpływających na montaż ciała P. Z unikalnej biblioteki związków pochodzących z myksobakterii, 30 specyficznie hamowało montaż ciała P. Kwas gefyronowy A (GA), eukariotyczny inhibitor syntezy białek, wykazał najsilniejszy efekt. GA również hamował, w warunkach stresowych, fosforylację eIF2α i tworzenie granulek stresowych powstawanie ziarnistości stresowych. Inne trafienia ujawniły interesujące nowe powiązania między montażem ciała P, metabolizmem lipidów i fizjologią organelli wewnętrznych. Uzyskane wyniki zapewniają chemiczny zestaw narzędzi do manipulowania montażem i funkcją ciała P. --- Bogaty w serynę/argininę czynnik splicingowy 3 (SRSF3), członek rodziny seryna/arginina (SR), reguluje zarówno alternatywny splicing pre-mRNA, jak i eksport dojrzałego mRNA z jądra. i eksport dojrzałego mRNA z jądra. Chociaż jego rola w jądrowym przetwarzaniu mRNA jest dobrze poznana, mechanizm, za pomocą którego zmienia los cytoplazmatycznego mRNA cytoplazmatycznych cząsteczek mRNA pozostaje nieuchwytny. Tutaj przedstawiamy dowody na to, że SRSF3 nie tylko reguluje alternatywny wzór splicingu mRNA programowanej śmierci komórki 4 (PDCD4) mRNA, ale także moduluje jego wydajność translacji w cytoplazmie poprzez obniżenie poziomu translacji. Zaobserwowaliśmy znaczny wzrost PDCD4 mRNA w po wyciszeniu SRSF3 i odwrotnie, ektopową nadekspresję SRSF3 w cytoplazmie. nadekspresja SRSF3 przesunęła mRNA PDCD4 do nietranslacyjnych frakcji rybosomalnych. frakcje. W żywych komórkach SRSF3 kolokalizował się z mRNA PDCD4 w ciałkach P (PB), gdzie deponowane są wyciszone translacyjnie mRNA, a lokalizacja ta była zniesiona po wyciszeniu SRSF3. Ponadto, przy użyciu dwóch różnych wykazaliśmy, że SRSF3 oddziałuje bezpośrednio z mRNA PDCD4 i pośredniczy w represji translacji poprzez wiązanie się z mRNA PDCD4. represję translacji poprzez wiązanie się z regionem 5'-nietranslowanym (5'-UTR). Podsumowując Podsumowując, nasze dane sugerują, że potencjał onkogenny SRSF3 może być realizowany częściowo poprzez represję translacji mRNA PDCD4. --- Enzymy dekapujące DCP1 i DCP2 są składnikami kompleksu dekapującego, który degraduje mRNA. DCP2 jest rdzeniem katalitycznym, a DCP1 jest podjednostką pomocniczą. To założono, że DCP1 i DCP2 są konsekwentnie kolokalizowane w cytoplazmatycznych granulkach cytoplazmatycznych granulkach RNA zwanych ciałami przetwarzającymi (P-bodies). Jednakże, nie zostało potwierdzone, czy DCP1 i DCP2 kolokalizują w Arabidopsis thaliana. W tym badaniu wygenerowaliśmy transgeniczne DCP1-zielone białko fluorescencyjne (GFP) i DCP2-GFP które uzupełniały odpowiednio mutanty dcp1 i dcp2, aby sprawdzić, czy lokalizacja DCP2 jest identyczna z lokalizacją DCP1. DCP2 był obecny w całej cytoplazmie, podczas gdy DCP1 tworzył ogniska podobne do ciałek P. Zastosowanie czerwonego białka fluorescencyjnego DCP1-GFP/DCP2 białka fluorescencyjnego (RFP) lub roślin DCP1-RFP/DCP2-GFP wykazało, że obróbka cieplna indukowała łączenie się DCP2 w ogniska DCP1. W przeciwieństwie do tego, traktowanie zimnem nie indukowało DCP2, podczas gdy liczba ognisk DCP1 wzrosła. Te zmiany w lokalizacji DCP1 i DCP2 podczas obróbki cieplnej i zimnej wystąpiły bez zmian w obfitości białek DCP1 i DCP2. Nasze wyniki pokazują, że DCP1 i DCP2 reagują na zmiany środowiskowe, wskazując, że ciała P mają różne proporcje DCP1 i DCP2 w zależności od warunków środowiskowych. Zmiany lokalizacji DCP1 i DCP2 może wyjaśniać, w jaki sposób określone mRNA są degradowane podczas zmiany warunków środowiskowych. --- Podczas stresu komórkowego, transkrypcja i translacja natychmiastowych wczesnych genów są traktowane priorytetowo, podczas gdy większość innych informacyjnego RNA (mRNA) jest przechowywana w granulkach stresowych lub degradowane w ciałach przetwarzających (P-bodies). TIA-1 jest białkiem białkiem wiążącym mRNA, które musi przemieścić się z jądra, aby zasiać tworzenia granulek stresowych w cytoplazmie. Ponieważ inne składniki takie jak TDP-43, FUS, ATXN2, SMN, MAPT, HNRNPA2B1 i HNRNPA1 są kluczowe dla chorób neuronu ruchowego. kluczowe dla chorób neuronów ruchowych, takich jak stwardnienie zanikowe boczne (ALS) / rdzeniowy zaniku mięśni (SMA) i otępienia czołowo-skroniowego (FTD), tutaj badaliśmy mysią tkankę nerwową w celu zidentyfikowania mRNA z selektywną zależnością od delecji Tia1 delecji. Profilowanie transkryptomu za pomocą mikromacierzy oligonukleotydowych w porównaniu rdzenia kręgowego i móżdżku, wraz z niezależną walidacją w ilościowym PCR z odwrotną transkryptazą i immunoblotami wykazały kilka silnych i spójnych dysregulacji. Zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami o efektach knock down TIA1 efekty knock down, regulatory cyklu komórkowego i apoptozy zostały znacząco zmienione ze zmianami ekspresji do +2-krotności, wykazując zwiększone poziomy dla Cdkn1a, Ccnf i Tprkb w porównaniu z obniżonymi poziomami transkryptów Bid i Inca1. Nowe i zaskakująco silne zmiany ekspresji wykryto w przypadku magazynowania tłuszczu i czynniki transportu błonowego, z wyraźną +3-krotną regulacją Plin4, Wdfy1, Tbc1d24 i Pnpla2 w porównaniu z -2,4-krotną redukcją transkryptu Cntn4, kodującego aksonalny czynnik adhezji błonowej z ustaloną haploinsufficiency. Dla porównania, subtelny wpływ na maszynerię przetwarzania RNA obejmował nawet 1,2-krotne zwiększenie regulacji Dcp1b i Tial1. Wpływ na czynniki dynamiki lipidów czynniki dynamiki lipidów są godne uwagi, ponieważ również delecja genu Tardbp (kodującego TDP-43) i Atxn2 prowadziła do fenotypów metabolizmu tłuszczów u myszy. Podsumowując, genetyczna ablacja nukleatora ziarnistości stresu TIA-1 ma nowy, znaczący wpływ na mRNA kodujące czynniki homeostazy lipidów w mózgu, podobny do efektu postu. efekt. --- Przetwarzające (P)-ciała są cytoplazmatycznymi agregatami białek RNA odpowiedzialnymi za przechowywanie, degradację i kontrolę jakości tłumionych translacyjnie informacyjnych RNA w komórkach eukariotycznych. U ssaków wymiana RNA i białek związana z ciałami P są zależne od aktomiozyny, podczas gdy ruch ciałek P wymaga nienaruszonych mikrotubul. W przeciwieństwie do tego, u roślin ruchliwość ciałek P jest oparta na aktynie. W tym badaniu pokazujemy bezpośrednią interakcję głównego składnika ciała P - DECAPPING PROTEIN1 (DCP1) z ogonami różnych niekonwencjonalnych miozyn u Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Przeprowadzając badania koekspresji z AtDCP1, dominująco-ujemnymi fragmentami miozyny, a także funkcjonalną miozyną XI-K o pełnej długości, związek P i miozyn zostało szczegółowo przeanalizowane. Wreszcie, połączenie mutantów i charakterystyka wzorców ruchu ciał P wykazały, że miozyna XI-K jest niezbędna do szybkiego i ukierunkowanego transportu ciałek P. Razem, nasze dane wskazują, że ruch ciałek P w roślinach jest regulowany przez członków miozyny XI poprzez bezpośrednie wiązanie z AtDCP1, a nie przez białko adaptorowe, jak znane dla organelli pokrytych błoną. Interakcje międzygatunkowe i wewnątrzgatunkowe z homologami białek ssaków i drożdży sugerują, że mechanizm ten jest ewolucyjnie konserwowany wśród eukariontów. --- Lokalizacja mRNA do określonych miejsc cytoplazmatycznych w komórkach eukariotycznych nie tylko pozwala nie tylko na zlokalizowaną produkcję białek, ale także determinuje los mRNA. Na przykład, mRNA represjonowane translacyjnie lokalizują się w ciałach P i granulach stresu, gdzie odpowiednio gdzie następuje odpowiednio ich rozpad i magazynowanie. Tutaj że kilka mRNA jest zlokalizowanych w granulach w niestresowanych, aktywnie rosnących komórkach. aktywnie rosnących komórkach. Granule te odgrywają kluczową rolę w zależnym od stresu tworzeniu ciałek P. Specyficzne glikolityczne mRNA są kolokalizowane w wielu ziarnistościach na komórkę granulek na komórkę, które agregują się podczas tworzenia ciałek P. Taka agregacja jest nadal obserwowana w warunkach lub u mutantów, u których ciała P nie tworzą się. W W komórkach niestresowanych granulki mRNA wydają się być związane z aktywną translacją; może to umożliwić współregulację ekspresji białek z tych samych szlaków lub kompleksów. kompleksów. Można wyciągnąć podobieństwa między tą koregulacją a przewagą operonów w systemach prokariotycznych. operonów w systemach prokariotycznych.
Co to jest korpus P (korpus przetwarzający)?
Ciała przetwarzające (ciała P, PB) to cytoplazmatyczne kompleksy białkowe zaangażowane w degradację i zatrzymanie translacji mRNA.