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【Biorbyt文獻】神經元活動通過eIF4G2與uORF結合快速重編程樹突翻譯過程

作者:武漢博歐特生物科技有限公司 2024-06-07T00:00 (訪問量:27038)

神經元復雜且高度拉長的結構使得亞細胞區域受到局部需求的影響。軸突中mRNA的定位在神經元穩態和突觸可塑性中起著關鍵作用,而活動依賴的翻譯變化是驅動突觸可塑性、學習和記憶的必要條件。然而,使用目前的分子工具,我們對突觸代謝和分子可塑性的動力學尚不完全了解。
uORF(上游開放閱讀框):是一類能夠精確控制蛋白質翻譯的 mRNA 元件。成熟mRYA的5′UTR中一種轉錄后調控元件,它能夠調控下游主要開放閱讀框(mORF)的翻譯水平。eIF4G2(真核翻譯起始因子 4 伽瑪 2)基因有31個轉錄本、280個直系同源物和2個旁系同源物。在甲狀腺、胎盤(RPKM 201.0)和其他25種組織中普遍表達。
成像方法為發現軸突中的mRNA奠定了基礎。使用機械分離方法對這些RNA的亞細胞定位和翻譯進行了研究。酶促標記法最近實現了對亞細胞區室蛋白質組成的細胞類型特異性分析。對靜息神經元的研究揭示了局部轉錄本的獨特生物學特性,包括它們的異構體特異性和5'和3'非翻譯區(UTR)受RNA結合蛋白(RBPs)的調控。例如,樹突定位的RNA具有更長的5' UTRs,這可以通過形成結構基序并與RBPs相互作用來啟動復雜的翻譯程序。這些RBPs與5' UTRs的結合與神經元轉錄本的翻譯動力學相關。5' UTRs內的序列元件會影響核糖體的結合以及不同刺激和細胞狀態下下游編碼序列(CDS)的翻譯。然而,尚不清楚5' UTRs或其他機制是否以及如何調節樹突定位信息的CDS翻譯。神經科學的一個長期目標是理解樹突RNA的定位如何導致依賴于蛋白質合成的突觸可塑性。

 

今天,和大家分享biorbyt的一篇在Nature neuroscience》(IF=25)上發表的文獻,關于“樹突翻譯”方面的研究。

文獻賞析

文章名稱
Neuronal activity rapidly reprograms dendritic translation via eIF4G2:uORF binding
文章作者:
Ezgi Hacisuleyman, Caryn R. Hale, Natalie Noble, Ji-dung Luo, John J. Fak, Misa Saito, Jin Chen, Jonathan S. Weissman & Robert B. Darnell
文章鏈接:
https://www.nature.com/articles/s41593-024-01615-5#Sec8
文章摘要:

學習和記憶需要通過樹突翻譯的活動誘導性變化來實現,但是哪些mRNA參與其中以及它們是如何被調控的仍不清楚。在本研究中,為了監測去極化如何影響局部樹突生物學,我們采用了樹突靶向的鄰近標記方法,隨后進行交聯免疫沉淀、核糖體分析和質譜分析。用KCl或谷氨酸激動劑DHPG使初級皮質神經元去極化,會導致樹突蛋白表達的快速重編程,其中樹突mRNA和蛋白質的變化之間的相關性較弱。對于部分預先定位的mRNA,去極化增加了上游開放閱讀框(uORFs)及其下游編碼序列的翻譯,從而實現了涉及長期增強、細胞信號傳遞和能量代謝的蛋白質的局部生產。這種活動依賴的翻譯伴隨著非典型翻譯起始因子eIF4G2的磷酸化和募集,而翻譯的uORFs足以賦予去極化誘導的、eIF4G2依賴的翻譯控制。這些研究揭示了一個意想不到的機制,即eIF4G2介導的活性依賴性uORF翻譯控制將活動與局部樹突重構聯系在一起。

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