Nat. Chem. | RNA调节生物分子凝聚物介导的hnRNPA1A淀粉样蛋白形成

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分享一篇发表在Nature Chemistry上的文章:RNA modulates hnRNPA1A amyloid formation mediated by biomolecular condensates,通讯作者是来自苏黎世联邦理工学院的Paolo Arosio教授,该课题组的研究方向是生物分子凝聚体以及治疗性蛋白与细胞外囊泡的生物加工。

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一些参与无膜细胞器的RNA结合蛋白可以形成与神经退行性疾病相关的病理性淀粉样蛋白,例如参与肌萎缩性侧索硬化症的蛋白hnRNPA1A。hnRNPA1A是一种多结构域蛋白,在N端有两个RNA识别基序(RRMs)和一个非结构化的C端区域,该区域富含G/S-Y/F-G/S基序,被认为是参与相分离或相变功能的低复杂度结构域(LCD)。该区域具有影响RNA结合的RGG基序、核定位序列和几个朊病毒样结构域,hnRNPA1A LCD的突变与疾病发病有关,并有利于纤维的形成。hnRNPA1A在体外驱动凝聚物成熟为淀粉样原纤维,但调节这种聚集的机制仍然是未知的。因此,本文作者揭示了异型蛋白-RNA相互作用如何调节hnRNPA1A的凝聚和从液体到淀粉样蛋白的转变。

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首先,在没有RNA的情况下,作者观察到全长hnRNPA1A形成动态凝聚物,随着时间的推移转化为淀粉样原纤维。通过成像,作者发现原纤维平行于凝聚物的界面排列。在表征了同型hnRNPA1A凝聚体从液体到固体的转变后,作者逐渐增加RNA浓度来调节蛋白质-蛋白质和蛋白质- RNA相互作用之间的平衡。作者发现低polyU浓度会促进凝聚体形成,hnRNPA1A与polyU之间的异型相互作用是多价的,主要是静电作用。然而,在异型凝聚体中,凝聚体出现得更快,随着时间的推移,凝聚体在孵育的几个小时内部分或完全溶解。凝析物的溶解可能是由于致密相内的蛋白质浓度降低,低于凝析物形成所需的浓度,这是单体聚集到淀粉样原纤维中的结果。FRAP实验表明hnRNPA1A在同型凝聚体中的迁移率随着时间的推移大大降低,而在异型液滴中则保持不变,高迁移率可能有助于加速聚集,导致它向凝聚物界面的更快扩散,有利于纤维的形成。较高的polyU浓度抑制凝聚物的形成,但随着时间的推移,作者仍然观察到纤维形成。

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作者证明了RNA如何调节hnRNPA1A全长相变。在缺乏RNA的情况下,hnRNPA1A通过缩聚介导的两步过程形成原纤维,其中hnRNPA1A最初形成动态的液体状凝聚体,随着时间的推移逐渐形成淀粉样原纤维;RNA的存在有进一步的催化作用,它加速了纤维的形成,较高的RNA浓度则抑制凝聚体形成,但在较长的孵育时间后仍观察到纤维的形成。作者还研究了不同RNA分子,均得到了类似的结果,表明该结论存在普适性。

总的来说,本文结果有助于理解异型相互作用在无膜细胞器成熟过程中对病理性淀粉样蛋白原纤维发育的作用。


本文作者:MB
责任编辑:ZF
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41557-024-01467-3
文章引用:10.1038/s41557-024-01467-3

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