多聚腺苷酸结合蛋白

多聚腺苷酸结合蛋白(Poly(A)-binding protein,简称PABP)是真核生物细胞中一类可与mRNA3端的多腺苷酸尾结合的蛋白质。多聚腺苷酸结合蛋白最早被发现的功能是保护mRNA不被水解,后续研究发现它还可与许多RNA序列与蛋白结合,参与许多其他基因表达机制。翻译时起始时PABP结合多腺苷酸尾后,可和与mRNA5端结合的起始因子eIF4G结合,令mRNA形成一环状结构,促进43S前起始复合物的结合以开始翻译[1];翻译终止时PABP可能与eRF3英语eRF3结合以促进终止[2]RNA干扰途径中RNA诱导沉默复合体(miRISC)与mRNA的3'非翻译区结合后,GW182英语GW182可与PABP和CCR4-Not复合体英语CCR4-Not结合,促进mRNA脱腺苷酸(deadenylation)[2]。另外PABP也调控无义介导的mRNA降解(NMD)途径,当PABP和终止密码子距离接近时其可与释放因子结合而维持mRNA的稳定,当mRNA中提早出现终止密码子时,PABP与终止密码子距离较远,释放因子改与Upf1英语Upf1结合以启动NMD途径,抑制翻译并将mRNA降解[2][3]。在细胞核中PABP参与多腺苷酸尾合成的反应,mRNA转录结束后,CPSF会与mRNA上的多腺苷酸尾信号和PABP、多聚腺苷酸聚合酶英语Polynucleotide adenylyltransferase等蛋白结合,促进后者合成多腺苷酸尾,PABP可与新生成的多腺苷酸尾结合以保护mRNA不被降解[4][2]

多聚腺苷酸结合蛋白(PABP)与mRNA多腺苷酸尾结合示意图
上图:真核细胞中PABP和起始因子eIF4G结合促进mRNA的翻译
下图:轮状病毒感染细胞时,病毒的NSP3蛋白和eIF4G结合,将PABP排除,抑制宿主mRNA的翻译

胚胎发育早期细胞中尚无转录进行,只翻译既有的mRNA,这些mRNA的多腺苷酸尾受到精密调控,有些mRNA会失去多腺苷酸尾而被降解,有些则mRNA则会在细胞质中由GLD-2英语GLD-2等多聚腺苷酸聚合酶加上新的多腺苷酸尾,PABP也参与此过程,可与细胞质中mRNA上的多腺苷酸化复合体结合,促进多腺苷酸化进行[2][5]

单细胞真核生物一般仅有一种PABP;脊椎动物细胞质中有四种PABP,细胞核中则有一种(例如人类的PABP为PABPN1PABPC1英语PABPC1PABPC3英语PABPC3PABPC4英语PABPC4PABPC5英语PABPC5,人类的罕见疾病眼咽型肌营养不良英语oculopharyngeal muscular dystrophy(OPMD)即是PABPN1基因突变造成[6][7]。);拟南芥细胞质中有八种PABP,细胞核中则有一种[2]

当细胞被轮状病毒感染时,病毒的NSP3蛋白英语NSP3 (rotavirus)会与mRNA上的eIF4G结合,而阻止PABP与之结合,进而抑制宿主细胞mRNA的翻译,而病毒自身的mRNA3端则可和NSP3结合,因而可正常翻译[8][9]

参考文献

  1. ^ Park EH, Walker SE, Lee JM, Rothenburg S, Lorsch JR, Hinnebusch AG. Multiple elements in the eIF4G1 N-terminus promote assembly of eIF4G1•PABP mRNPs in vivo.. EMBO J. 2011, 30 (2): 302–16. PMC 3025458 . PMID 21139564. doi:10.1038/emboj.2010.312. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Goss DJ, Kleiman FE. Poly(A) binding proteins: are they all created equal?. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2013, 4 (2): 167–79. PMC 3580857 . PMID 23424172. doi:10.1002/wrna.1151. 
  3. ^ Mühlemann O. Recognition of nonsense mRNA: towards a unified model.. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 3): 497–501. PMID 18481988. doi:10.1042/BST0360497. 
  4. ^ Kühn U, Gündel M, Knoth A, Kerwitz Y, Rüdel S, Wahle E. Poly(A) tail length is controlled by the nuclear poly(A)-binding protein regulating the interaction between poly(A) polymerase and the cleavage and polyadenylation specificity factor.. J Biol Chem. 2009, 284 (34): 22803–14. PMC 2755688 . PMID 19509282. doi:10.1074/jbc.M109.018226. 
  5. ^ Radford HE, Meijer HA, de Moor CH. Translational control by cytoplasmic polyadenylation in Xenopus oocytes.. Biochim Biophys Acta. 2008, 1779 (4): 217–29. PMC 2323027 . PMID 18316045. doi:10.1016/j.bbagrm.2008.02.002. 
  6. ^ OMIM Entry - # 164300 - OCULOPHARYNGEAL MUSCULAR DYSTROPHY; OPMD. www.omim.org. [2016-05-29]. (原始内容存档于2021-05-08). 
  7. ^ Reference, Genetics Home. oculopharyngeal muscular dystrophy. Genetics Home Reference. [2016-05-28]. (原始内容存档于2020-09-24). 
  8. ^ Piron, M; Vende, P; Cohen, J; Poncet, D. Rotavirus RNA-binding protein NSP3 interacts with eIF4GI and evicts the poly(A) binding protein from eIF4F. The EMBO Journal. 1998, 17 (19): 5811–21. PMC 1170909 . PMID 9755181. doi:10.1093/emboj/17.19.5811. 
  9. ^ Gratia, M. Rotavirus NSP3 Is a Translational Surrogate of the Poly(A) Binding Protein-Poly(A) Complex.. Journal of Virology. Sep 2015, 89 (17): 8773–82. PMC 4524085 . PMID 26063427. doi:10.1128/JVI.01402-15.