就像人一樣，細胞也能感受到壓力。氧氣突然下降、過熱或毒素會引發(fā)一系列分子變化，導致細胞停止生長，產(chǎn)生應激保護因子，形成應激顆粒，蛋白質(zhì)和RNA分子被擠壓在一起形成無膜細胞器。雖然應激顆粒的功能仍然未知，但可以假設它們只含有尚未翻譯成蛋白質(zhì)的RNA?，F(xiàn)在，一項研究推翻了這個由來已久的觀點，表明應激顆粒中的信使核糖核酸確實可以制造蛋白質(zhì)。
MRNA是RNA的單鏈分子，在細胞核(對于真核生物)中從DNA轉(zhuǎn)錄，然后運輸?shù)郊毎|(zhì)，再翻譯成蛋白質(zhì)。在細胞應激反應期間，許多mRNA聚集在應激顆粒中——這一觀察促使科學家認為，當細胞受到威脅時，這些mRNA停止翻譯。
為了弄清楚這些應激誘導的細胞器中的mRNA發(fā)生了什么變化，Jeffrey Chao的研究團隊在博士后Daniel Mateju的帶領下，著手觀察壓力下活細胞中單個RNA分子和壓力粒子之間的相互作用。為此，他們用熒光標簽標記了應力粒子和單個mRNA分子。得益于一種名為SunTag的創(chuàng)新抗體標記工具，研究人員還可以以單分子精度可視化產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。
Mateju和他的同事發(fā)現(xiàn)，即使mRNA穩(wěn)定地位于應激粒子中，它仍然可以被翻譯成蛋白質(zhì)。雖然大多數(shù)mRNA的翻譯在應激過程中受到抑制，但在這些條件下，應激反應所必需的特定基因(如ATF4)會增加其翻譯。他們用ATF4-SunTag作為模型轉(zhuǎn)錄本，發(fā)現(xiàn)其在應力粒子中的翻譯并不少見，整個翻譯周期(起始、延伸和終止)都可以發(fā)生在應力粒子中。此外，他們發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明，在壓力期間翻譯被抑制的mRNA也可能在壓力顆粒中翻譯。
“我們的結果表明，mRNA在應激顆粒中的定位與翻譯是相容的，它反對應激顆粒在抑制蛋白質(zhì)合成中的直接作用?！边@項研究的第一作者Mateju說。
這些發(fā)現(xiàn)揭示了細胞應激反應的前所未有的細節(jié)。在單個分子水平上成像這些過程的能力可以進一步幫助更好地理解無膜細胞器和其他被稱為生物分子凝聚體的分子簇的功能，這些分子簇被認為調(diào)節(jié)廣泛的生物過程。
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