NC | Polysome profiling应用：解密植物应激反应——AP-3β如何帮助拟南芥清除热诱导的应激颗粒

导读

植物在应激下会形成应激颗粒（SGs）来保护mRNA-核糖体复合物，解除应激后SGs解体，恢复翻译过程。因此，解析SGs解体机制对生长恢复至关重要。

酵母和哺乳动物中，SGs清除由自噬、p97/Cdc48/VCP和26S蛋白酶体调控，不同应激诱导不同泛素化模式，K63-连接的泛素链促进SGs解体。植物中，TSN、RBP47等RBPs参与SGs形成，但其解体机制尚不明确。最新研究表明，26S蛋白酶体可能通过蛋白水解清除SGs，但其确切作用仍待探讨。

适配蛋白AP-3是保守的多亚基复合物，绕过MVB途径，调控从TGN或内体至液泡的货物运输。拟南芥AP-3β未与已知细胞器标记物共定位，敲除突变体无明显生长缺陷，暗示其可能具有额外功能，需要进一步研究。

2025年2月27日，南方科技大学李瑞熙团队在Nature Communications上发表了一篇题为“The adaptor protein AP-3β disassembles heat-induced stress granules via 19S regulatory particle in Arabidopsis”的论文，研究AP-3β在SGs解体中的调控作用，揭示了19S调节颗粒在促进SGs解体中的关键作用，并强调了内膜系统在植物RNA颗粒动态调控中的重要性。

文章索引

【IF】14.7

研究结果

一. AP-3β与应激颗粒（SG）核心RNA结合蛋白TSN1/2相互作用

作者通过IP-MS互作筛选发现AP-3β与SG核心RBP TSN1/2互作。Co-IP体内验证显示AP-3β与TSN1/2互作特异，而不与PAB2或VPS41互作。

LCI和BiFC实验进一步确认该互作，并通过拉下实验证实其直接结合，表明AP-3β可特异性结合TSN1/2。

二. AP-3β在热诱导下特异性募集至SGs

研究表明，AP-3β在热胁迫下迅速被招募至应激颗粒（SGs），其通过TSN1/2的相互作用特异性响应热胁迫，并在SGs组装后被招募。

TSN1/2的功能对于AP-3β的招募至SGs至关重要，而AP-3β的招募不依赖于AP-3复合物。

三. AP-3β依赖于与TSN1/2的相互作用和膜结合特性被招募到应激颗粒

AP-3β通过C端AP3β_C结构域与TSN2相互作用，N端适配器结构域则支持AP-3复合物的组装与膜结合，两者共同作用使AP-3β在热应激下招募至SGs。

四. AP-3β在热恢复过程中对SG解体和生长恢复至关重要

在热恢复期间，pat2-2突变体的SG解体显著延迟，而AP-3β对SG组装的影响较小。

进一步的研究表明，AP-3β对于植物在热应激后的生长恢复很重要，AP-3β的功能缺失会导致热敏性生长缺陷，且只有全长AP-3β蛋白能够恢复这一缺陷。

五. AP-3β在热诱导下选择性地将蛋白酶体的19S调节粒（RP）亚基招募到SGs

作者发现自噬在SG解体中并非必要，AP-3β与蛋白酶体19S调节粒（RP）亚基相互作用，并通过RPT2a/2b招募它们到SG中。

热应激后，RP亚基被招募到SG，而20S核心粒亚基则不受影响。突变体pat2-2显示AP-3β缺失时，RP亚基的招募受阻，表明AP-3β选择性地将19S RP亚基招募到SG，调控其动态。

六.  20S蛋白酶体的蛋白水解活性在拟南芥SG解体中并非必需

作者发现26S蛋白酶体亚基被募集到SGs，但其蛋白水解活性对SG解体无明显影响。

敲低CP亚基PAG1不影响SG解体，而敲低RP亚基RPT2a/b显著延迟SG解体，表明RP亚基在SG解体中起关键作用。另外，AP-3β可能通过19S RP的非蛋白水解功能促进 SG 解体。

七. 19S RP介导的去泛素化对于SG解体至关重要

作者发现抑制19S RP相关去泛素化（DUB）显著延迟SG解体，而20S CP或蛋白酶体无关DUB的抑制无影响。

SG主要富集K63-连接的泛素链，RP相关DUB通过去除K63-泛素促进SG解体。AP-3β通过19S RP激活DUBs，间接调控SG组分去泛素化，从而促进SG解体。

八. AP-3β下游去泛素化作用促进植物翻译再起始及生长恢复

研究团队通过定量泛素组分析，发现热恢复后pat2-2突变体的SG组分中富集的泛素化蛋白涉及细胞质应激颗粒、核糖核蛋白颗粒、蛋白折叠伴侣、翻译因子、细胞骨架和液泡，且大多数重叠蛋白为翻译调控因子和RNA结合蛋白。

进一步研究表明，AP-3β通过调控翻译促进SG解体。嘌呤霉素结合实验和Polysome profiling多聚核糖体分析表明，pat2-2突变体在热恢复过程中翻译恢复延迟。

综上，AP-3β通过去泛素化作用调控翻译因子和液泡转运组分，协同促进SG解体和植物生长恢复。

总结

植物通过应激颗粒（SGs）储存mRNA并停止翻译。AP-3ββ亚单位与SG核心蛋白TSN1/2相互作用，并招募蛋白酶体19S调节颗粒（RP）促进SG解体。19S RP通过去泛素化作用，促进翻译重启和生长恢复，揭示了19S RP在SG解体中的新角色。

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