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生物大分子的凝聚越來越被認為是細胞組織調節(jié)各種生物功能的重要策略。應激顆粒（Stress Granule, SG）是真核細胞質中形成的凝聚體，對各種應激源比如熱激，滲透壓等做出反應。當遇到壓力時，蛋白翻譯停止，細胞內未包被的mRNAs濃度升高，與相關的RNA結合蛋白以及一些翻譯起始因子快速聚集形成動力學的SG。SG在生理條件下是動態(tài)和可逆的，它們保護mRNA免受損傷，防止錯誤折疊或過早終止引起的缺陷蛋白的積累。

G3BP1是SG的核心蛋白，它通過其NTF2L結構域和RNA結合結構域介導SG內蛋白質-蛋白質和蛋白質- RNA的相互作用。Caprin-1和USP10是另外兩種SG的重要組成蛋白，它們都能通過結合G3BP1 NTF2L調節(jié)SG的形成并且具有相反的功能：Caprin-1促進SGs的形成，而USP10抑制SG的形成。但是，Caprin-1和USP10是如何通過G3BP1來調節(jié)SG的形成？它們調節(jié)SG相反功能的具體分子機制是什么樣的現(xiàn)在還不是很清楚。

近日，中國科學技術大學生命科學與醫(yī)學部龔為民教授課題組和亞利桑那州立大學朱海寧教授課題組合作在國際著名學術期刊美國科學院院刊（PNAS）以直投方式（Direct submission）在線發(fā)表了題為：“Yin and yang regulation of stress granules by Caprin-1”的研究論文。

該論文利用X射線晶體學分別解析了G3BP1 NTF2L/Caprin-1 GIM (G3BP1-interacting motif)和G3BP1 NTF2L/USP10 GIM復合物的三維結構。發(fā)現(xiàn)這兩個GIMs都結合在G3BP1上的同一個疏水口袋中，并且Caprin-1 Y370/F372和USP10 Y8/F10的苯環(huán)在晶體結構中的擺向完全重合。此外，體外實驗發(fā)現(xiàn)Caprin-1和USP10的GIM都能夠抑制G3BP1的液液相分離(liquid–liquid phase separation, LLPS)，表明Caprin-1可能是通過其他的結構域促進SG的形成。

圖一：G3BP1 NTF2L/Caprin-1 GIM和G3BP1 NTF2L/USP10 GIM晶體結構

該研究團隊將Caprin-1截短成不同的結構域并且研究了它們在體外G3BP1的LLPS和細胞內SG形成中的作用。結果表明Caprin-1的N端結構域（NTD）抑制G3BP1的LLPS，而C端結構域（CTD）能夠促進G3BP1 LLPS并且能夠自發(fā)形成LLPS。Caprin-1的NTD和CTD對細胞內SG的形成也具有相反的作用。這些研究結果表明Caprin-1 NTD和CTD在體外G3BP1的LLPS和體內SG的形成都具有相反功能的陰陽雙向調控作用。

在生理條件下維持SG動力學的微妙平衡非常重要并且SG的失調可能導致癌癥以及一些神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生。該研究團隊揭示的Caprin-1的雙向調控機制和結構的細節(jié)為能夠更好地調節(jié)SG的動力學打下了基礎，并為相關疾病潛在的治療策略提供了新的線索和思路。

圖二：Caprin-1 NTD和CTD的陰陽雙向調控模型

中國科學技術大學博士宋丹為該論文的第一作者，中國科學技術大學生命科學與醫(yī)學部龔為民教授、史朝為研究員以及亞利桑那州立大學朱海寧教授為該文章的共同通訊作者。

原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2207975119

（生命科學與醫(yī)學部、科研部）