新發現，曹曉風／錢文峰揭示蛋白翻譯的調控新機制

　　多聚腺苷酸化在真核生物中產生成熟mRNA中起關鍵作用。人們普遍認為，聚（A）結合蛋白（PAB）與聚（A）  -尾mRNA均勻結合，調節其穩定性和翻譯效率。盡管PAB的重要性及其與mRNA poly（A）尾部的普遍結合，PAB結合的分子功能仍不清楚。

　　2019年9月3日，中國科學院遺傳發育研究所曹曉風及錢文峰共同通訊在Genome Biology 在線發表題為“Impact of poly(A)-tail G-content on Arabidopsis PAB binding and their role in enhancing translational efficiency”的研究論文，該研究發現AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8的純合三重突變體是胚胎致死的。為了理解分子基礎，研究人員描述了這些PAB的RNA結合全景。AtPAB結合效率在基因中變化超過一個數量級。為了確定考慮變化的序列，研究人員執行poly（A）-seq直接對全長poly（A）尾部進行排序。超過10％的poly（A）尾巴含有至少一個鳥苷（G）；其中，G含量從0.8％到28％不等。這些鳥嘌呤經常將poly（A）尾部分成散布的A-束，因此導致基因之間AtPAB結合效率的變化。Ribo-seq和全基因組RNA穩定性測定表明，基因的AtPAB結合效率與翻譯效率而非mRNA穩定性正相關。一致地，當特定AtPAB缺失時，具有更強AtPAB結合的基因表現出更高的翻譯效率降低。

　　總而言之，研究提供了一種新的機制，即基因的翻譯效率可以通過G-含量依賴的PAB結合來調節，為更好地理解poly（A）尾部相關的基因表達調控鋪平了道路。

　　從出生（轉錄）到死亡（降解），各種RNA結合蛋白幾乎調節mRNA生命的每一步。一個保守的RNA結合蛋白家族，即細胞質poly（A）結合蛋白（PABs）。PAB由芽殖酵母和果蠅中的單個基因以及秀麗隱桿線蟲，非洲爪蟾，小鼠和人類中的重復基因編碼。已經基于序列相似性鑒定了8個擬南芥PAB基因。其中三種，AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8，在廣泛的組織和發育階段中高度表達。atpab2 atpab4和atpab2 atpab8的雙突變體表現出葉形，長角果生長，株高和開花時間的多效性發育異常。它們還表現出降低的乙烯敏感性，增強的蕪菁花葉病毒抗性，以及模式觸發免疫的缺陷。這些觀察結果表明AtPABs在基本細胞功能中的關鍵作用。

AtPABs在植物中發揮著重要作用

　　通常認為PAB均勻地結合mRNA的尾巴poly（A）。基于這種想法，開發了一種分離組織特異性mRNA的方法；表位標記的PAB由組織特異性啟動子表達，用于在組織中不加區別地免疫沉淀mRNA 。有趣的是，最近的研究發現非A核苷酸（C，G或U）整合到poly（A）尾。在HeLa細胞中，鳥苷被鑒定為poly（A）尾中最豐富的非A核苷酸，并且在基因中表現出可變頻率。這些非A核苷酸可能影響PAB結合，因為PAB的RNA識別基序主要與A-束結合。例如，人類PAB或酵母Pab1p結合分別需要一段11或12個連續的A。

mRNA以不同的效率結合AtPAB

　　盡管PAB的重要性及其與mRNA poly（A）尾部的普遍結合，PAB結合的分子功能仍不清楚。已經報道了PAB在mRNA穩定性和翻譯效率中的調節作用，但大多數證據來自無細胞系統和報告基因分析。例如，細胞提取物中PAB的消耗促進了多腺苷酸化β-珠蛋白mRNA的降解，而將PAB再回補到系統中則重新穩定了那些報告mRNA 。此外，PAB促進了40S核糖體亞基的募集以及體外翻譯系統中80S核糖體起始復合物的組裝。此外，PABs與真核翻譯起始因子4G（eIF4G）相互作用，協同促進熒光素酶報告基因的翻譯。總的來說，PAB對內源基因表達的調節作用仍然很大程度上未知。

G含量有助于AtPAB的結合變異

　　對于該研究，發現AtPAB2，AtPAB4和AtPAB8的純合三重突變體是胚胎致死的。為了理解分子基礎，研究人員描述了這些PAB的RNA結合全景。AtPAB結合效率在基因中變化超過一個數量級。為了確定考慮變化的序列，研究人員執行poly（A）-seq直接對全長poly（A）尾部進行排序。超過10％的poly（A）尾巴含有至少一個鳥苷（G）；其中，G含量從0.8％到28％不等。這些鳥嘌呤經常將poly（A）尾部分成散布的A-束，因此導致基因之間AtPAB結合效率的變化。Ribo-seq和全基因組RNA穩定性測定表明，基因的AtPAB結合效率與翻譯效率而非mRNA穩定性正相關。一致地，當特定AtPAB缺失時，具有更強AtPAB結合的基因表現出更高的翻譯效率降低。

AtPAB提高翻譯效率

　　總而言之，研究提供了一種新的機制，即基因的翻譯效率可以通過G-含量依賴的PAB結合來調節，為更好地理解poly（A）尾部相關的基因表達調控鋪平了道路。

　　參考信息：

　　https://genomebiology.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13059-019-1799-8