Cell Rep | Polysome profiling应用：饥饿时，TIA1和Npl3如何协作启动细胞自我清理机制？

导读

自噬是一个进化上保守的分解代谢过程，能通过降解细胞质中的物质来维持细胞稳态，清除损伤的细胞器和错误折叠的蛋白质，从而防止癌症、神经退行性疾病等病症的发生。

自噬的过程需精细调控以避免不必要的细胞质分解。多种营养应答因子通过转录和翻译层面调控自噬基因的表达，调节自噬过程。Atg1/ULK1是启动自噬的关键蛋白，它在饥饿条件下上调。但在氮源匮乏时，全局翻译水平下调，ATG1转录本如何逃避抑制仍不清楚。

RNA结合蛋白（RBPs）通过与ATG1 mRNA相互作用，调节其稳定性和翻译，从而调控自噬。研究表明，ATG1 mRNA的调控网络复杂，可能通过动态的RBP互作组调节Atg1蛋白的表达，进一步调控自噬。

2025年2月24日，美国密西根大学Daniel J. Klionsky团队在Cell Reports上发表了一篇题为“Yeast TIA1 coordinates with Npl3 to promote ATG1 translation during starvation”的论文，分析了在富营养和氮源匮乏条件下，ATG1 5'非翻译区（UTR）和3'UTR的RNA结合蛋白组情况，揭示了与ATG1 mRNA相互作用的蛋白质网络，这一网络调控Atg1蛋白的表达，从而调控自噬过程。

文章索引

【IF】9.995

研究结果

一. 体外互作组捕获揭示了多个结合ATG1 mRNA的新伙伴

作者通过亲和性分离和蛋白质组学分析识别了13种在氮源匮乏条件下富集的RNA结合蛋白（RBPs）。实验发现，NPL3缺失仅在氮源匮乏时抑制Atg1蛋白上调，表明Npl3在氮源缺乏时调节Atg1表达。

二. Npl3是Atg1蛋白表达和自噬的新型调控因子

Npl3结合ATG1 5' UTR，在氮饥饿时上调Atg1蛋白表达并促进自噬。其调控作用发生在转录后/翻译水平，且缺失Npl3降低自噬活性和细胞存活率。

三. Npl3通过RRM依赖机制调控Atg1表达和自噬

Polysome profiling多聚核糖体分析发现，Npl3缺失导致ATG1 mRNA在核内积累，翻译效率降低，从而导致Atg1蛋白水平下降。Npl3通过其RRM2序列直接与ATG1转录本的5' UTR结合，促进ATG1的输出和核糖体招募。

总体而言，尤其在氮饥饿条件下，Npl3通过促进ATG1 mRNA的输出和翻译，调节Atg1蛋白的表达，

四. Pub1促进ATG1 mRNA的翻译和自噬

Pub1通过与ATG1 3' UTR结合，调节Atg1蛋白表达。删除pub1会降低ATG1翻译，影响自噬活性和细胞存活，但过表达ATG1可部分恢复自噬缺陷。

五. TIA1促进ULK1表达和自噬

为了探究Pub1调控Atg1表达的保守性，作者研究了TIA1对ULK1蛋白表达和自噬的影响。

结果显示，TIA1敲低减少了ULK1蛋白水平，但不影响其转录水平，提示TIA1通过转录后调控ULK1表达。TIA1还通过与ULK1的3' UTR相互作用，调节自噬过程。

这些结果表明，Pub1和TIA1通过3' UTR调控ATG1和ULK1的表达，具有保守性。

六. Npl3与Pub1协同作用，ATG1 mRNA输出并招募多聚核糖体进行翻译

研究发现，Npl3和Pub1共同调控ATG1 mRNA的转录后表达。Npl3与Pub1在氮饥饿条件下相互作用，Pub1与单核糖体和多聚核糖体结合，直接参与ATG1翻译，而Npl3则起间接作用。

Npl3通过其核定位协助ATG1 mRNA的出口，并与Pub1共同调控翻译。Pub1还通过与mRNA出口蛋白的相互作用，连接核内mRNP加载和细胞质翻译，促进Atg1蛋白合成，支持自噬过程。

总结

本文发现Npl3和Pub1在氮源匮乏条件下与ATG1的5'和3'非翻译区相互作用，协同促进ATG1 mRNA的转运及其与翻译机器的相互作用。此外，在非小细胞肺癌细胞中，TIA1调控ULK1蛋白表达和自噬。这些发现揭示了通过RBP调控Atg1蛋白表达以维持自噬的机制。

点击图片查看

点击图片查看