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文章背景簡介   

BACKGROUND INTRODUCTION

生物體經(jīng)常受到各種不利條件的影響，包括缺乏營養(yǎng)、化學(xué)失衡和接觸有毒物質(zhì)，這種不利的“遭遇”稱之為“應(yīng)激”。細(xì)胞會通過多種反應(yīng)來適應(yīng)這些應(yīng)激，從而確保更好的生存，這些反應(yīng)過程會有基因表達(dá)的高度協(xié)調(diào)變化。翻譯的變化在應(yīng)激反應(yīng)中起著特別重要的作用，因?yàn)樗鼈兡軌蚩焖俑淖兊鞍踪|(zhì)組，并且減少應(yīng)激期間蛋白質(zhì)合成的大量能量需求。大多數(shù)mRNA的翻譯，尤其是那些與生長相關(guān)的mRNA，在應(yīng)激條件下會大大減少。另一方面，“應(yīng)激響應(yīng)”基因會明顯上調(diào)，通過對應(yīng)激細(xì)胞的核糖體進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：上游開放閱讀框（uORF）和非AUG起始率都出現(xiàn)顯著增加。這些數(shù)據(jù)表明，翻譯應(yīng)激反應(yīng)是復(fù)雜且具有特異性的，但這種特異性的來源機(jī)理尚不完全清楚。

在各種不同類型的應(yīng)激情況中，有一個(gè)共同特征是應(yīng)激顆粒（SG）的形成，SG是一種由RNA和蛋白質(zhì)組成的非膜細(xì)胞器，通常包括具有促進(jìn)液-液相分離的低復(fù)雜性固有無序區(qū)域（IDR）的蛋白質(zhì)。盡管SG與應(yīng)激條件和翻譯抑制密切相關(guān)，但SG的功能尚不清楚。

Ded1是釀酒酵母中的一種翻譯因子，它在翻譯起始中發(fā)揮著多種不同作用。Ded1（同源物DDX3X）是DEAD盒RNA解旋酶蛋白家族的成員，該家族利用ATP改變RNA-RNA和RNA-蛋白相互作用，對許多基因表達(dá)過程至關(guān)重要。Ded1及其直系同源物也與應(yīng)激條件下的翻譯抑制有關(guān)，尤其與SG相關(guān)。Ded1和DDX3X是SG的主要蛋白組分，可影響SG組裝。單獨(dú)過表達(dá)DED1可在細(xì)胞中誘導(dǎo)SG樣病灶。

前期發(fā)現(xiàn)Ded1在TOR通路下游的翻譯反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，TOR通路是細(xì)胞生長和應(yīng)激的核心整合因子。具體而言，當(dāng)TOR通路下調(diào)時(shí)，需要Ded1進(jìn)行有效的翻譯抑制和生長抑制。值得注意的事，Ded1的低復(fù)雜結(jié)構(gòu)域C端是這些反應(yīng)所必需的，這促進(jìn)了其結(jié)合伴侶eIF4G1的降解。因此，在這些條件下，Ded1可能會重塑翻譯復(fù)合物，導(dǎo)致eIF4G1的解離和降解，從而減少應(yīng)激期間的批量翻譯。然而，目前尚不清楚Ded1在SG動力學(xué)中的作用是如何影響該模型的，特別是在不同的細(xì)胞應(yīng)激中。

為了探究這些問題，美國亞利桑那大學(xué)Peyman P. Aryanpur等人在兩種不同條件下分析了依賴Ded1的翻譯調(diào)節(jié)機(jī)制，并于2022年在 «Molecular and Cellular Biology» 雜志（IF=5.3，Q2）發(fā)表了題為“The RNA Helicase Ded1 Regulates Translation and Granule Formation during Multiple Phases of Cellular Stress Responses”的文章。

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所用到的主要方法

METHODS   

1、酵母菌株構(gòu)建

2、生長測定

3、熒光顯微鏡

4、菌株在H2O2條件下的生長及活力的測定

5、Western blot

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文章主要內(nèi)容摘要

ABSTRACT 

Ded1是一種保守的RNA解旋酶，可在穩(wěn)態(tài)條件下促進(jìn)翻譯起始。Ded1還被證明在細(xì)胞應(yīng)激期間調(diào)節(jié)翻譯，并影響應(yīng)激顆粒（SG）的動力學(xué)、改變與翻譯抑制相關(guān)的RNA和蛋白質(zhì)的積累。為了更好地了解其在應(yīng)激反應(yīng)中的作用，本文在DED1過表達(dá)以及氧化應(yīng)激等兩種不同的模型中檢查了Ded1的功能。結(jié)果顯示：DED1過表達(dá)會抑制細(xì)胞生長并促進(jìn)SG的形成。低復(fù)雜性C末端區(qū)域會介導(dǎo)Ded1的寡聚化及其與翻譯因子eIF4G1的相互作用，而缺失這一區(qū)域的Ded1突變體則會抑制了這些表型，這一現(xiàn)象與其他應(yīng)激中是一致的。在氧化應(yīng)激期間，與野生型細(xì)胞相比，ded1-ΔCT突變體在生長和SG形成方面存在缺陷，盡管在這些條件下SG會增加而不是減少。與直接TOR抑制誘導(dǎo)的應(yīng)激不同，兩種模型的表型僅部分依賴于eIF4G1相互作用，這表明Ded1寡聚化會有額外的貢獻(xiàn)作用。此外，對氧化應(yīng)激期間生長缺陷和翻譯變化的檢查表明，Ded1在應(yīng)激恢復(fù)過程中發(fā)揮作用。綜合這些不同的結(jié)果，本文認(rèn)為：Ded1在初始應(yīng)激反應(yīng)和恢復(fù)過程中控制著翻譯和RNP動力學(xué)的多個(gè)方面。

簡言之，本文的主要研究內(nèi)容有：

1.DED1生長抑制取決于蛋白質(zhì)水平和C末端區(qū)域，但不依賴于解旋酶結(jié)構(gòu)域。

2.Ded1誘導(dǎo)的SG形成依賴于C末端區(qū)域，但不依賴于解旋酶結(jié)構(gòu)域。

3.Ded1與eIF4G1的相互作用對DED1過表達(dá)表型有中等影響。

4.Ded1在氧化應(yīng)激期間促進(jìn)細(xì)胞存活和生長。

5.Ded1在氧化應(yīng)激期間SG動力學(xué)中的作用。

6.Ded1與eIF4G1的相互作用影響其在氧化應(yīng)激中的作用。

7.Ded1在適應(yīng)氧化應(yīng)激期間促進(jìn)翻譯的恢復(fù)。

       原文標(biāo)題 : 在細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)中，RNA解旋酶Ded1會調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)翻譯和應(yīng)激顆粒形成過程