物理科技生物学-PHYICA

自噬选择性降解浅沼丽华基因:自噬在基因调控中的新作用

生物 2021-10-26 00:02:40

东京理工大学 mRNAs的一个子集优先通过自噬传递到液泡

这种基因传递与基因翻译相结合

核糖体与mRNA结合的持久性增强了mRNA向液泡的选择性传递

通过自噬作用传递到液泡的基因随后被核酸酶降解

信用:东京理工大学 最佳的细胞功能需要生物分子合成和降解之间的良好平衡

自噬是细胞降解和回收自身成分的过程,有助于清理和维持细胞的内部环境,确保细胞过程的平稳运行

当细胞受到营养缺乏等压力时,自噬被强烈诱导,在这种条件下,自噬通过分解不需要的细胞物质来提供营养

自噬底物被传递到酵母的液泡或哺乳动物的溶酶体中,由被称为“自噬体”的双膜囊泡降解

“虽然自噬最初被认为是一种非选择性的过程,以随机的方式分离细胞细胞质中的底物,但研究表明,某些细胞成分,如蛋白质的子集和受损或多余的细胞器,是以选择性的方式分离的

与这种通过自噬作用靶向细胞器和蛋白质的既定方法相反,核糖核酸是否会经历自噬以及它们是否被选择性降解的问题仍然没有答案

在他们发表在《自然通讯》上的最新研究中,东京理工大学和RIKEN的研究人员对信使核糖核酸(mRNAs)的自噬优先降解进行了详细分析,信使核糖核酸包含制造细胞蛋白质和结合核糖体进行蛋白质合成所需的信息。

对应作者教授

东京理工大学的大隅良典因其在自噬领域的开创性工作获得了2016年诺贝尔生理学或医学奖,他解释了该小组的发现,称“我们以前已经表明,核糖核酸通过酵母细胞中的自噬传递到液泡,在那里被液泡核酸酶降解

然而,由自噬引起的核糖核酸降解是否优先发生的问题仍未解决

这个难以回答的问题是这个项目的起点

" 由于积聚在液泡中的核糖核酸被核酸酶Rny1酶促降解,他们首先构建了缺乏这种酶的酵母菌株

利用这种菌株,他们能够分离和鉴定液泡中积累的核糖核酸

接下来,他们使用已知诱导自噬的药物雷帕霉素来评估自噬被诱导时传递到Rn1缺陷细胞液泡的mRNA物种的独特特征

重要的是,他们发现自噬介导的向液泡的基因传递是选择性的,而不是随机的

然后,研究人员通过对这些细胞中的不同类型的基因进行广泛的分析,确定了“富含液泡”和“缺乏液泡”的基因,从而对不同的基因种类进行了表征

有趣的是,管家基因,比如那些编码参与氨基酸生物合成的蛋白质的基因,最有可能被输送到液泡中

相反,合成具有调节功能的蛋白质(如蛋白激酶)所需的mRNA主要在空泡减少的mRNA部分检测到

此外,他们还证明了进行翻译的mRNAs被递送到液泡中,这被认为是一个依赖翻译的过程

此外,雷帕霉素处理后持续的核糖体-基因关联被发现是自噬介导的降解过程中液泡基因传递的关键决定因素

博士;医生

牧野和教授

Ohsumi强调了自噬在基因调控中的重要性,他说:“我们的发现表明,自噬在翻译阶段调控着mRNA的降解,从而使核糖体相关的mRNA快速而敏感地转变为对有效应对压力至关重要的mRNA的表达

因此,当细胞适应新的条件时,核糖体基因通过自噬优先降解很可能决定单个基因的命运

"

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