RIOK3重塑40S核糖体亚基触发18S rRNA尿苷化及DIS3L2依赖性降解
40S ribosome remodeling triggers 18S rRNA U-tailing and DIS3L2-dependent decay
Shah等发现RIOK3通过重塑泛素化40S亚基,暴露18S rRNA 3′端,经尿苷化后由DIS3L2介导降解,将核糖体蛋白泛素化与选择性rRNA周转联系起来。
翻译受到扰动时,40S核糖体小亚基会被泛素化并走向降解,但这两件事如何在分子层面耦联起来,一直缺少解释。已知E3连接酶ZNF598在感知碰撞核糖体后,对小亚基蛋白RPS2、RPS3和RPS10进行单泛素化,由此启动程序性降解,而G3BP1家族蛋白–USP10去泛素化酶复合物能够逆转这些修饰,把泛素化的40S亚基从溶酶体降解中挽救回来[1]。在哺乳动物的18S非功能性rRNA衰减(18S NRD)通路中,GCN2激活的整合应激反应经RNF10对40S蛋白进行泛素化,非典型激酶RIOK3则结合泛素化的40S亚基并促进18S rRNA降解[3]——但rRNA究竟如何被标记、由谁清除,链条到这里就断了。
Shah等人的新研究给出了下游机制。他们发现,RIOK3会对泛素化的40S亚基进行重塑,使18S rRNA的3′末端暴露出来;暴露的3′端随后被加上尿苷尾巴(uridylation/U-tailing),进而被DIS3L2识别并降解。如此一来,核糖体蛋白上的泛素标记经RIOK3的重塑转化为rRNA 3′端的尿苷化修饰,最终触发核酸酶层面的清除,泛素化与选择性rRNA周转由此连成一条因果链。
这一结果从两个方向延伸了已有认识。从核糖体质量控制一侧看,它把此前止于“RIOK3促进18S rRNA衰减”的观察[3]向前推进,指明rRNA的清除依赖尿苷化标记与DIS3L2的切割;与G3BP1–USP10通过去泛素化让40S亚基免于降解的挽救通路[1]相对照,泛素化的40S亚基也有了被拆解到rRNA层面的明确去向。从RNA代谢一侧看,它把DIS3L2介导的降解带进rRNA领域:DIS3L2此前被鉴定为结合寡聚U、特异性降解尿苷化pre-let-7的3′→5′核酸外切酶[2],随后又被证明清除尿苷化的Rmrp、7SL等非编码RNA,构成一条依赖尿苷化的RNA质量监控通路[4],如今18S rRNA也进入了这条“尿苷化–DIS3L2”清除轴的底物名单。
当然,新消息只交代到RIOK3重塑、3′端暴露、尿苷化后由DIS3L2降解这一主干;催化18S rRNA尿苷化的末端尿苷酰转移酶是哪一个(在非编码RNA底物上这项工作由Zcchc6/11承担[4],能否延伸到rRNA并未说明)、RIOK3重塑的具体分子方式,以及这条rRNA清除路径与泛素化40S的其他降解去向[1]如何分工,都还是悬而未决的问题。
- 1.The G3BP1-Family-USP10 Deubiquitinase Complex Rescues Ubiquitinated 40S Subunits of Ribosomes Stalled in Translation from Lysosomal Degradation · Mol Cell 2020
- 2.Mammalian DIS3L2 exoribonuclease targets the uridylated precursors of let-7 miRNAs · RNA 2013
- 3.The integrated stress response regulates 18S nonfunctional rRNA decay in mammals · Mol Cell 2025
- 4.Dis3l2-Mediated Decay Is a Quality Control Pathway for Noncoding RNAs · Cell Rep 2016
原文把40S亚基泛素化与DIS3L2介导的rRNA降解连起来,给出翻译扰动下核糖体质量控制的一个机制环节。
来源:Molecular Cell · cell.com