应激条件下oligo(U)加尾与外切降解驱动40S核糖体降解
Oligo(uridine) tailing and exonucleolytic decay drive 40S ribosome degradation in response to stress
Diehl等发现应激条件下40S核糖体降解的具体机制:TUT7被招募至泛素化的40S核糖体上,对18S rRNA添加3′ oligo(U)尾,再由外切酶DIS3L2沿3′-5′方向进行迭代尿苷酸化与外切降解,最终清除40S核糖体。
应激条件下细胞如何处置自身的翻译机器,是核糖体稳态研究的核心问题之一。从更广的图景看,应激下的核糖体相关质量控制既包括应激激酶 JNK 经 RACK1 被招募到核糖体、促进新合成多肽的降解 [4],也涵盖内质网停滞核糖体上 RPL26 的 UFMylation 对相应质量控制与自噬的激活 [3]。而关于核糖体亚基本身的命运,此前工作已勾勒出上游框架:饥饿诱导 E3 连接酶 RNF10 泛素化 40S 小亚基,非典型激酶 RIOK3 凭借特有的泛素相互作用基序识别这些被标记的核糖体,并触发 18S rRNA 从 3′ 端开始的渐进性降解 [1];在酵母中,翻译延伸时的核糖体碰撞同样能通过 uS3 泛素化引发 18S rRNA 降解和小亚基失稳 [2]。至此,“泛素化标记—40S 降解”的轮廓已经清晰,但泛素化信号之后,rRNA 分子究竟由哪些酶、以何种方式拆解,仍缺乏答案。
Diehl 等人的这项研究为这一环节提供了酶学解释。他们发现,在应激作用下,TUT7 被招募到泛素化的 40S 核糖体上,为 18S rRNA 的 3′ 端添加寡聚尿苷尾巴;随后 3′→5′ 外切核酸酶 DIS3L2 从尾部对 rRNA 进行降解。由于尿苷化与外切降解循环往复、迭代进行,18S rRNA 被逐步削减,最终导致整个 40S 亚基被清除。换言之,在蛋白质层面的泛素标记之后,还有一层 RNA 层面的尿苷标记接力,共同指向 40S 的销毁。
与已有认识相比,这项工作把通路明显向下游推进了一步:此前研究确立了泛素化对 40S 降解的触发作用,也观察到 18S rRNA 自 3′ 端的渐进降解 [1] 以及碰撞诱导的 uS3 泛素化与小亚基失稳 [2],但对执行降解的酶学机制所知有限;如今,TUT7 的加尾活性与 DIS3L2 的外切活性被证明是这条通路中的执行环节,并显示 rRNA 本身会被主动打上 3′ 端尿苷标签,而非被动等待降解。
当然,问题并未就此终结。TUT7 如何被招募到泛素化的 40S 上——是直接读取泛素链还是依赖中间接头,目前尚不清楚;这条 TUT7–DIS3L2 通路与 RIOK3 介导的 3′ 端起始降解 [1] 究竟是上下游衔接还是并行存在,也有待厘清;此外,应激中 60S 大亚基是否沿用类似的 RNA 加尾—降解策略,同样是悬而未决的问题。
- 1.RIOK3 mediates the degradation of 40S ribosomes · Mol Cell 2025
- 2.Collision-induced ribosome degradation driven by ribosome competition and translational perturbations · Nat Commun 2025
- 3.The Epstein-Barr virus deubiquitinase BPLF1 regulates stress-induced ribosome UFMylation and reticulophagy · Autophagy 2025
- 4.Degradation of newly synthesized polypeptides by ribosome-associated RACK1/c-Jun N-terminal kinase/eukaryotic elongation factor 1A2 complex · Mol Cell Biol 2013
文章解析了应激条件下40S核糖体降解的具体分子通路,可为核糖体质量控制研究提供新对照。
来源:Molecular Cell · cell.com