在细胞应激反应中，RNA解旋酶Ded1会调节蛋白质翻译和应激颗粒形成过程
01
文章背景简介
BACKGROUND INTRODUCTION
生物体经常受到各种不利条件的影响，包括缺乏营养、化学失衡和接触有毒物质，这种不利的“遭遇”称之为“应激”。细胞会通过多种反应来适应这些应激，从而确保更好的生存，这些反应过程会有基因表达的高度协调变化。翻译的变化在应激反应中起着特别重要的作用，因为它们能够快速改变蛋白质组，并且减少应激期间蛋白质合成的大量能量需求。大多数mRNA的翻译，尤其是那些与生长相关的mRNA，在应激条件下会大大减少。另一方面，“应激响应”基因会明显上调，通过对应激细胞的核糖体进行分析，结果显示：上游开放阅读框（uORF）和非AUG起始率都出现显著增加。这些数据表明，翻译应激反应是复杂且具有特异性的，但这种特异性的来源机理尚不完全清楚。
在各种不同类型的应激情况中，有一个共同特征是应激颗粒（SG）的形成，SG是一种由RNA和蛋白质组成的非膜细胞器，通常包括具有促进液-液相分离的低复杂性固有无序区域（IDR）的蛋白质。尽管SG与应激条件和翻译抑制密切相关，但SG的功能尚不清楚。
Ded1是酿酒酵母中的一种翻译因子，它在翻译起始中发挥着多种不同作用。Ded1（同源物DDX3X）是DEAD盒RNA解旋酶蛋白家族的成员，该家族利用ATP改变RNA-RNA和RNA-蛋白相互作用，对许多基因表达过程至关重要。Ded1及其直系同源物也与应激条件下的翻译抑制有关，尤其与SG相关。Ded1和DDX3X是SG的主要蛋白组分，可影响SG组装。单独过表达DED1可在细胞中诱导SG样病灶。
前期发现Ded1在TOR通路下游的翻译反应中发挥着重要作用，TOR通路是细胞生长和应激的核心整合因子。具体而言，当TOR通路下调时，需要Ded1进行有效的翻译抑制和生长抑制。值得注意的事，Ded1的低复杂结构域C端是这些反应所必需的，这促进了其结合伴侣eIF4G1的降解。因此，在这些条件下，Ded1可能会重塑翻译复合物，导致eIF4G1的解离和降解，从而减少应激期间的批量翻译。然而，目前尚不清楚Ded1在SG动力学中的作用是如何影响该模型的，特别是在不同的细胞应激中。
为了探究这些问题，美国亚利桑那大学Peyman P. Aryanpur等人在两种不同条件下分析了依赖Ded1的翻译调节机制，并于2022年在 «Molecular and Cellular Biology» 杂志（IF=5.3，Q2）发表了题为“The RNA Helicase Ded1 Regulates Translation and Granule Formation during Multiple Phases of Cellular Stress Responses”的文章。
02
所用到的主要方法
METHODS
1、酵母菌株构建
2、生长测定
3、荧光显微镜
4、菌株在H2O2条件下的生长及活力的测定
5、Western blot
03
文章主要内容摘要
ABSTRACT
Ded1是一种保守的RNA解旋酶，可在稳态条件下促进翻译起始。Ded1还被证明在细胞应激期间调节翻译，并影响应激颗粒（SG）的动力学、改变与翻译抑制相关的RNA和蛋白质的积累。为了更好地了解其在应激反应中的作用，本文在DED1过表达以及氧化应激等两种不同的模型中检查了Ded1的功能。结果显示：DED1过表达会抑制细胞生长并促进SG的形成。低复杂性C末端区域会介导Ded1的寡聚化及其与翻译因子eIF4G1的相互作用，而缺失这一区域的Ded1突变体则会抑制了这些表型，这一现象与其他应激中是一致的。在氧化应激期间，与野生型细胞相比，ded1-ΔCT突变体在生长和SG形成方面存在缺陷，尽管在这些条件下SG会增加而不是减少。与直接TOR抑制诱导的应激不同，两种模型的表型仅部分依赖于eIF4G1相互作用，这表明Ded1寡聚化会有额外的贡献作用。此外，对氧化应激期间生长缺陷和翻译变化的检查表明，Ded1在应激恢复过程中发挥作用。综合这些不同的结果，本文认为：Ded1在初始应激反应和恢复过程中控制着翻译和RNP动力学的多个方面。
简言之，本文的主要研究内容有：
1.DED1生长抑制取决于蛋白质水平和C末端区域，但不依赖于解旋酶结构域。
2.Ded1诱导的SG形成依赖于C末端区域，但不依赖于解旋酶结构域。
3.Ded1与eIF4G1的相互作用对DED1过表达表型有中等影响。
4.Ded1在氧化应激期间促进细胞存活和生长。
5.Ded1在氧化应激期间SG动力学中的作用。
6.Ded1与eIF4G1的相互作用影响其在氧化应激中的作用。
7.Ded1在适应氧化应激期间促进翻译的恢复。
原文标题 : 在细胞应激反应中，RNA解旋酶Ded1会调节蛋白质翻译和应激颗粒形成过程