生物化学家阐明了细胞中的关键生存机制

就像我们的战斗或逃跑反应一样，我们的细胞也有压力自动驾驶模式。氧气下降，过热或入侵毒素可以引发细胞应激反应 - 一系列分子变化，这是细胞生存的最后努力。在这些生存策略中，形成“应激颗粒” - 当细胞受到威胁时，蛋白质和RNA分子挤在一起形成无膜斑点。RNA是从DNA转化遗传信息以制造蛋白质的必需生物分子。在细胞应激过程中，大多数RNA分子停止正常的翻译工作，并在应力颗粒内聚集，就好像躲藏起来一样。

在自然细胞生物学杂志上发表的一项新实验中，由科罗拉多州立大学生物化学与分子生物学系助理教授Tim Stasevich领导的生物成像专家使用定制荧光显微镜和一种新型抗体标记工具观察活细胞正在接受强调。凭借单分子精确度，研究人员捕获了与应力颗粒相互作用的单个RNA分子，揭示了RNAs如何，何时以及在何处移动 - 这一过程从始至终都没有见过。除了其他方面，他们已经明确地证明了在RNA进入应激颗粒之前RNA翻译完全沉默。

结果来自与科罗拉多大学博尔德分校生物化学系教授Roy Parker的实验室合作。这两个实验室的综合专业知识阐明了细胞应激反应的前所未有的细节，为将来研究转化关闭的全部动力及其与许多疾病的关系铺平了道路。

“我认为眼见为实，这是我们在这里的贡献，”Stasevich说，他是Boettcher调查员，他的实验室之前在“ 科学 ”杂志上发表了生化标签和成像技术。“我们使用活细胞作为试管来研究以前从未见过的动态过程。在活细胞中以单分子水平成像这些过程的能力将是更好地理解正常细胞应激反应的有力工具。病变细胞。“

Parker在CU Boulder的实验室长期以来一直对与细胞应激相关的RNA相互作用感兴趣。“我们看到Tim关于新生链跟踪的科学论文，并认为这将是回答我们实验室试图解决一段时间问题的完美技术，”CU博士后研究员Stephanie Moon解释说，他是Nature Cell的共同第一作者生物学论文和前科罗拉多州立大学研究生。

帕克说，应力颗粒形成的动力学只是在之前的研究中推断出来的。“但如果细胞不能制造它们，它们就会死亡。所以它们必须是重要的。”

以前，像Parker和Moon这样的科学家在细胞应激过程中“看到”RNA的唯一方法就是通过固定细胞成像 - 相当于拍摄快照。“我们知道RNA在应力颗粒中，我们知道哪些RNA在那里。我们知道它们可能会受到可能导致疾病的突变的影响。所有这些知识都是基于静态图像，”Parker说。

根据帕克早期的研究，几种突变可能导致这种RNA蛋白组装不正确，这些畸变与神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症有关。通过与Stasevich的团队一起观看电影，细胞压力反应以鲜艳的细节呈现出来，揭示了之前隐藏的细节。研究人员表示，该论文的主要研究结果是，虽然有些RNA在颗粒表面来来往往，但有些RNA特别残留，就像拴在糖蜜中一样。

“通过显示RNA进入颗粒，被翻译抑制，并且它们留在那里，这表明应激颗粒可能有助于保持这些RNA不受基因表达的影响，”Moon说。Tatsuya Morisaki是Stasevich实验室的共同第一作者和高级研究员，他领导了Moon的成像实验并开发了翻译跟踪技术。Morisaki使用Parker实验室开发的细胞系，该细胞系含有应力颗粒的绿色荧光标记。Stasevich实验室的荧光标记技术改变了细胞系，标记为远红色荧光标记为RNA，红色标记为翻译，允许同时看到所有三种颜色。

Stasevich称合作是两个实验室的完美结合，朝着共同的目标前进。“我认为我们可以真正共同努力回答以前从未回答的一些问题，”斯塔塞维奇说。

帕克同意了。

“Tim的实验室在单分子成像方面非常出色，包括翻译和RNA定位，而我的小组有兴趣尝试了解这些RNA蛋白质颗粒及其形成方式，”他补充道。“科学应该如何发挥作用。