Các giai đoạn khác nhau trong quá trình hình thành và giải phóng các ngưng tụ căng thẳng
Tóm tắt
Các ngưng tụ căng thẳng là các cấu trúc RNA-protein (RNP) không có màng bao bọc hình thành khi sự khởi đầu dịch mã bị giới hạn và chứa một cấu trúc hai pha với các cấu trúc lõi ổn định được bao quanh bởi một lớp ít tập trung hơn. Thứ tự của quá trình lắp ráp và giải phóng của hai cấu trúc này vẫn chưa được biết rõ. Phân tích theo thời gian của quá trình lắp ráp ngưng tụ cho thấy rằng việc hình thành lõi là một sự kiện sớm trong lắp ráp ngưng tụ. Quá trình giải phóng ngưng tụ căng thẳng cũng là một quá trình theo từng bước với sự phân tán lớp bao xung quanh, tiếp theo là sự làm sạch lõi. Các can thiệp làm thay đổi sự tách pha lỏng-lỏng (LLPS) do các vùng protein không có cấu trúc cố định (IDR) của các protein liên kết RNA trong ống nghiệm có tác động ngược lại đến việc lắp ráp ngưng tụ căng thẳng trong sống. Xem xét tổng thể, những quan sát này cho rằng các ngưng tụ căng thẳng được lắp ráp thông qua một quá trình đa bước, bắt đầu bằng việc lắp ráp ổn định của các mRNP không được dịch mã vào các cấu trúc lõi, điều này có thể cung cấp nồng độ địa phương cao đủ để cho phép một LLPS địa phương được điều khiển bởi các IDR trên các protein liên kết RNA.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Brangwynne, 2013, Phase transitions and size scaling of membrane-less organelles, The Journal of Cell Biology, 203, 875, 10.1083/jcb.201308087
Brangwynne, 2009, Germline P granules are liquid droplets that localize by controlled dissolution/condensation, Science, 324, 1729, 10.1126/science.1172046
Brangwynne, 2015, Polymer physics of intracellular phase transitions, Nature Physics, 11, 899, 10.1038/nphys3532
Buchan, 2013, Eukaryotic stress granules are cleared by autophagy and Cdc48/VCP function, Cell, 153, 1461, 10.1016/j.cell.2013.05.037
Buchan, 2009, Eukaryotic stress granules: the ins and outs of translation, Molecular Cell, 36, 932, 10.1016/j.molcel.2009.11.020
Buchan, 2014, mRNP granules. Assembly, function, and connections with disease, RNA Biology, 11, 1019, 10.4161/15476286.2014.972208
Chernov, 2009, Role of microtubules in stress granule assembly: microtubule dynamical instability favors the formation of micrometric stress granules in cells, The Journal of Biological Chemistry, 284, 36569, 10.1074/jbc.M109.042879
Decker, 2007, Edc3p and a glutamine/asparagine-rich domain of Lsm4p function in processing body assembly in Saccharomyces cerevisiae, The Journal of Cell Biology, 179, 437, 10.1083/jcb.200704147
Dormann, 2010, ALS-associated fused in sarcoma (FUS) mutations disrupt Transportin-mediated nuclear import, The EMBO Journal, 29, 2841, 10.1038/emboj.2010.143
Elbaum-Garfinkle, 2015, The disordered P granule protein LAF-1 drives phase separation into droplets with tunable viscosity and dynamics, PNAS, 112, 7189, 10.1073/pnas.1504822112
Feric, 2016, Coexisting liquid phases underlie nucleolar subcompartments, Cell, 165, 1686, 10.1016/j.cell.2016.04.047
Frey, 2007, A saturated FG-repeat hydrogel can reproduce the permeability properties of nuclear pore complexes, Cell, 130, 512, 10.1016/j.cell.2007.06.024
Fujimura, 2009, Microscopic dissection of the process of stress granule assembly, Biochimica Et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research, 1793, 1728, 10.1016/j.bbamcr.2009.08.010
Gilks, 2004, Stress granule assembly is mediated by prion-like aggregation of TIA-1, Molecular Biology of the Cell, 15, 5383, 10.1091/mbc.E04-08-0715
Han, 2012, Cell-free formation of RNA granules: bound RNAs identify features and components of cellular assemblies, Cell, 149, 768, 10.1016/j.cell.2012.04.016
Hyman, 2012, Cell biology. Beyond oil and water--phase transitions in cells, Science, 337, 1047, 10.1126/science.1223728
Hyman, 2014, Liquid-liquid phase separation in biology, Annual Review of Cell and Developmental Biology, 30, 39, 10.1146/annurev-cellbio-100913-013325
Hülsmann, 2012, The permeability of reconstituted nuclear pores provides direct evidence for the selective phase model, Cell, 150, 738, 10.1016/j.cell.2012.07.019
Ivanov, 2003, Disruption of microtubules inhibits cytoplasmic ribonucleoprotein stress granule formation, Experimental Cell Research, 290, 227, 10.1016/S0014-4827(03)00290-8
Izumi, 2015, Isolated inclusion body myopathy caused by a multisystem proteinopathy-linked hnRNPA1 mutation, Neurology Genetics, 1, e23, 10.1212/NXG.0000000000000023
Jain, 2016, ATPase-Modulated Stress Granules Contain a Diverse Proteome and Substructure, Cell, 164, 487, 10.1016/j.cell.2015.12.038
Kato, 2012, Cell-free formation of RNA granules: low complexity sequence domains form dynamic fibers within hydrogels, Cell, 149, 753, 10.1016/j.cell.2012.04.017
Kedersha, 2013, Stress granules and cell signaling: more than just a passing phase?, Trends in Biochemical Sciences, 38, 494, 10.1016/j.tibs.2013.07.004
Kedersha, 2008, Real-time and quantitative imaging of mammalian stress granules and processing bodies, Methods in Enzymology, 448, 521, 10.1016/S0076-6879(08)02626-8
Kim, 2013, Mutations in prion-like domains in hnRNPA2B1 and hnRNPA1 cause multisystem proteinopathy and ALS, Nature, 495, 467, 10.1038/nature11922
King, 2012, The tip of the iceberg: RNA-binding proteins with prion-like domains in neurodegenerative disease, Brain Research, 1462, 61, 10.1016/j.brainres.2012.01.016
Kroschwald, 2015, Promiscuous interactions and protein disaggregases determine the material state of stress-inducible RNP granules, eLife, 4, e06807, 10.7554/eLife.06807
Kwon, 2013, Phosphorylation-regulated binding of RNA polymerase II to fibrous polymers of low-complexity domains, Cell, 155, 1049, 10.1016/j.cell.2013.10.033
Li, 2013, Stress granules as crucibles of ALS pathogenesis, The Journal of Cell Biology, 201, 361, 10.1083/jcb.201302044
Lin, 2015, Formation and Maturation of Phase-Separated Liquid Droplets by RNA-Binding Proteins, Molecular Cell, 60, 208, 10.1016/j.molcel.2015.08.018
Loschi, 2009, Dynein and kinesin regulate stress-granule and P-body dynamics, Journal of Cell Science, 122, 3973, 10.1242/jcs.051383
Molliex, 2015, Phase separation by low complexity domains promotes stress granule assembly and drives pathological fibrillization, Cell, 163, 123, 10.1016/j.cell.2015.09.015
Murakami, 2015, ALS/FTD mutation-induced phase transition of FUS liquid droplets and reversible hydrogels into irreversible hydrogels impairs RNP granule function, Neuron, 88, 678, 10.1016/j.neuron.2015.10.030
Nott, 2015, Phase transition of a disordered nuage protein generates environmentally responsive membraneless organelles, Molecular Cell, 57, 936, 10.1016/j.molcel.2015.01.013
Ohn, 2008, A functional RNAi screen links O-GlcNAc modification of ribosomal proteins to stress granule and processing body assembly, Nature Cell Biology, 10, 1224, 10.1038/ncb1783
Pak, 2016, Sequence determinants of intracellular phase separation by complex coacervation of a disordered protein, Molecular Cell, 63, 72, 10.1016/j.molcel.2016.05.042
Patel, 2015, A Liquid-to-Solid Phase Transition of the ALS Protein FUS Accelerated by Disease Mutation, Cell, 162, 1066, 10.1016/j.cell.2015.07.047
Patel, 2007, Natively unfolded nucleoporins gate protein diffusion across the nuclear pore complex, Cell, 129, 83, 10.1016/j.cell.2007.01.044
Ramaswami, 2013, Altered ribostasis: RNA-protein granules in degenerative disorders, Cell, 154, 727, 10.1016/j.cell.2013.07.038
Reijns, 2008, A role for Q/N-rich aggregation-prone regions in P-body localization, Journal of Cell Science, 121, 2463, 10.1242/jcs.024976
Ribbeck, 2002, The permeability barrier of nuclear pore complexes appears to operate via hydrophobic exclusion, The EMBO Journal, 21, 2664, 10.1093/emboj/21.11.2664
Schmidt, 2016, Transport Selectivity of Nuclear Pores, Phase Separation, and Membraneless Organelles, Trends in Biochemical Sciences, 41, 46, 10.1016/j.tibs.2015.11.001
Toretsky, 2014, Assemblages: functional units formed by cellular phase separation, The Journal of Cell Biology, 206, 579, 10.1083/jcb.201404124
Updike, 2011, P granules extend the nuclear pore complex environment in the C. elegans germ line, The Journal of Cell Biology, 192, 939, 10.1083/jcb.201010104
van der Lee, 2014, Classification of intrinsically disordered regions and proteins, Chemical Reviews, 114, 6589, 10.1021/cr400525m
Walters, 2015, Differential effects of Ydj1 and Sis1 on Hsp70-mediated clearance of stress granules in Saccharomyces cerevisiae, RNA, 21, 1660, 10.1261/rna.053116.115
Wright, 2015, Intrinsically disordered proteins in cellular signalling and regulation, Nature Reviews Molecular Cell Biology, 16, 18, 10.1038/nrm3920