NC | Ribo-seq应用：细胞压力下的生存法则——Grr1如何助力HAC1 mRNA剪切与翻译？

导读

核糖体泛素化是翻译质量控制的关键修饰，涉及新生多肽（RQC）、mRNA（NGD）及非功能性rRNA（18S NRD）降解。在RQC中，酵母Hel2和哺乳动物ZNF598泛素化小亚基蛋白uS10，RQT复合物识别K63-连接的多聚泛素链，促进核糖体解离。哺乳动物的hRQT复合物执行相似功能，表明RQC机制的保守性。

核糖体泛素化的生理意义仍不明确。Ccr4-Not复合物通过Not5感应翻译速率，并通过Not4介导eS7A单泛素化调控mRNA降解。eS7A突变可稳定低适配性mRNA，表明该泛素化在Ccr4-Not介导的mRNA降解中的作用仍待研究。

此外，核糖体泛素化参与应激反应，尤其在UPR中，eS7A单泛素化促进HAC1ⁱ  mRNA翻译，其中Ubp3-Bre5去泛素化复合物的调控及eS7A的具体作用仍待研究。

2025年3月4日，东京大学医学研究所Toshifumi Inada团队在Nature Communications上发表了一篇题为“Crucial roles of Grr1 in splicing and translation of HAC1 mRNA upon unfolded stress response”的论文，发现在UPR过程中，Grr1介导的Ubp3蛋白酶体降解上调eS7A单泛素化，从而促进HAC1ⁱ的翻译。

文章索引

【IF】14.7

研究结果

一. Grr1介导Ubp3的蛋白酶体降解并促进UPR过程中HAC1u剪切

在酵母中，UPR诱导后核糖体泛素化增加，Ubp3负责去泛素化eS7A并下调。作者通过筛选E3泛素连接酶突变体发现，grr1Δ突变体对Tm敏感，Hac1p水平下降。

进一步研究表明，Grr1通过促进Ubp3的降解调控Hac1p的翻译，可能通过增强eS7A的单泛素化实现。Ubp3在grr1Δ突变体中降解减缓，表明Grr1在UPR下的Ubp3降解中起关键作用。

二. Grr1与Ubp3相互作用

Grr1通过F-box和LRR结构域与SCF复合物结合，调控Ubp3-3HA的降解。缺失F-box或LRR结构域的Grr1突变体无法有效降解Ubp3-3HA，导致对Tm敏感和Hac1p表达减少。

三. Grr1促进eS7A的泛素化

研究发现，Grr1在UPR过程中促进eS7A泛素化的上调。在grr1Δ突变体细胞中，eS7A泛素化上调减弱，且在表达Grr1-ΔFbox或Grr1-ΔLRR突变蛋白的grr1Δ细胞中，eS7A的单泛素化水平减少。

K83是eS7A的主要泛素化位点，且Grr1在UPR过程中通过维持K83泛素化来促进Hac1p的产生。

四. Grr1在酵母UPR过程中对HAC1ⁱ翻译至关重要

这些结果表明，Grr1通过下调Ubp3参与酵母UPR过程中HAC1的翻译调控。RNA-seq和Ribo-seq核糖体印迹分析显示，在grr1Δ突变体中，HAC1 mRNA的翻译效率显著降低。

进一步分析发现，HAC1^u mRNA的剪接效率在grr1Δ突变体中降低，这可能导致HAC1的翻译效率下降。此外，HAC1ⁱ mRNA的翻译延伸可能受Grr1的调控。

五. HAC1ⁱ mRNA的翻译需要eS7A的泛素化，无论是否存在内质网应激

作者构建了一个包含HAC1开放阅读框（ORF）及其5′和3′非翻译区（UTRs）的5H3克隆，缺少内含子，并在hac1Δ突变体中表达。结果显示，在没有内质网应激的情况下，eS7A的泛素化对HAC1ⁱ mRNA的翻译至关重要。

在ER应激条件下，eS7A-WT细胞中HAC1 mRNA的表达上调，而eS7A-4KR突变体细胞未能发生类似的上调。进一步研究也表明，Grr1促进HAC1ⁱ mRNA的翻译，而不依赖于内质网应激条件。

六. HAC1ⁱ mRNA的ORF对于eS7A泛素化介导的翻译促进是必需的

eS7A泛素化通过ORF中的顺式元件促进HAC1ⁱ mRNA的翻译，缺乏eS7A泛素化时，Hac1p表达显著下降。顺式元件不影响Hac1p的诱导表达，且抑制蛋白酶体未恢复Hac1p的减少。

七. Grr1在eS7A泛素化介导的翻译激活中是必需的

Grr1促进HAC1 mRNA翻译依赖于HAC1 ORF，并通过eS7A泛素化和UBP3介导该过程。

此外，Grr1缺失导致Hac1p下降并非因蛋白降解所致，而体外翻译实验进一步支持其对HAC1ⁱ mRNA翻译的必要性。

总结

在UPR过程中，Grr1通过介导Ubp3降解，维持eS7A单泛素化水平，促进HAC1ⁱ mRNA翻译。Grr1还促进HAC1^u mRNA剪切，独立于Ubp3和eS7A泛素化。研究表明，Grr1在UPR中对HAC1ⁱ 翻译和HAC1^u剪切起着关键作用，强调了核糖体泛素化在翻译调控中的重要性。

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