在细胞生物学中,压力颗粒是由蛋白质和RNA构成的生物分子凝缩物。当细胞遭受压力时,它们会在细胞质中组装成0.1至2微米的无膜细胞器。这些压力颗粒中所包含的mRNA分子来自于停滞的翻译前启动复合体,这些复合体与40S核糖体亚单位、翻译启动因子、多聚A+ mRNA和RNA结合蛋白(RBP)相关联。尽管它们是无膜的细胞器,但有研究建议压力颗粒可能与内质网有关联。此外,还存在核压力颗粒,但本文将着重于细胞质中的压力颗粒。
压力颗粒的主要功能仍然未被广泛了解,然而一些研究认为它们可能起到保护RNA的作用,从而使RNA在有害条件下不会受损。
环境压力源会触发细胞信号,最终导致压力颗粒的形成。在体外实验中,这些压力源可以包括高温、低温、氧化压力,以及对翻译的抑制等。这些压力源的共同点是它们会激活特定的压力相关激酶,最终导致翻译抑制和压力颗粒的形成。例如,Gαq激活后也会形成压力颗粒,这一过程涉及从细胞质中释放压力颗粒相关蛋白。
许多信号分子也已被证明会调控压力颗粒的形成或动态,其中包括被称为“能量传感器”的AMP激酶。
RNA阶段转变在一定程度上受到分子间RNA-RNA相互作用的驱动,这可能在压力颗粒的形成中扮演角色。包括RNA解旋酶在内的多种酶类被发现存在于压力颗粒中,并可能影响这些颗粒的动态。最近的研究表明,压力颗粒中的RNA相较于细胞质中的RNA更加紧凑,并可能经过后转译修饰。
有学者推测,RNA的聚集及RNA-RNA相互作用在压力颗粒的形成中扮演着重要角色,这一过程可能受到RNA解旋酶的调控。
压力颗粒与处理体有许多共同之处,包括共享某些RNA和蛋白成分、在压力下共同出现,并可能彼此物理关联。尽管它们以某种方式互相影响,但两者在功能上却不尽相同。压力颗粒更被认为是mRNA的储存场所,而处理体则与mRNA降解过程有关。这一分界线尚不明确,并且有证据表明处理体可能是促进压力颗粒形成的前驱体。
尽管压力颗粒和处理体之间共享某些蛋白质组分,但它们的蛋白质组合在很大程度上是独特的。
尽管目前关于压力颗粒的研究已有所进展,然而它们完整的蛋白质组仍未被充分了解。研究人员正致力于透过不同的技术对压力颗粒进行更全面的学习,以了解其完整的组成与功能。未来的研究可能会揭示这些细胞结构在调节mRNA命运中的具体角色,并为疾病治疗提供新的见解。
压力颗粒的功能与作用机制至今仍是生物学界的热点问题,当我们深入探索它们的形成及功能时,是否对生命的基本运行有了更深的理解呢?