在細胞生物學中,壓力顆粒是由蛋白質和RNA構成的生物分子凝縮物。當細胞遭受壓力時,它們會在細胞質中組裝成0.1至2微米的無膜細胞器。這些壓力顆粒中所包含的mRNA分子來自於停滯的翻譯前啟動復合體,這些復合體與40S核糖體亞单位、翻譯啟動因子、多聚A+ mRNA和RNA結合蛋白(RBP)相關聯。儘管它們是無膜的細胞器,但有研究建議壓力顆粒可能與內質網有關聯。此外,還存在核壓力顆粒,但本文將著重於細胞質中的壓力顆粒。
壓力顆粒的主要功能仍然未被廣泛了解,然而一些研究認為它們可能起到保護RNA的作用,從而使RNA在有害條件下不會受損。
環境壓力源會觸發細胞信號,最終導致壓力顆粒的形成。在體外實驗中,這些壓力源可以包括高溫、低溫、氧化壓力,以及對翻譯的抑制等。這些壓力源的共同點是它們會激活特定的壓力相關激酶,最終導致翻譯抑制和壓力顆粒的形成。例如,Gαq激活後也會形成壓力顆粒,這一過程涉及從細胞質中釋放壓力顆粒相關蛋白。
許多信號分子也已被證明會調控壓力顆粒的形成或動態,其中包括被稱為“能量傳感器”的AMP激酶。
RNA階段轉變在一定程度上受到分子間RNA-RNA相互作用的驅動,這可能在壓力顆粒的形成中扮演角色。包括RNA解旋酶在內的多種酶類被發現存在於壓力顆粒中,並可能影響這些顆粒的動態。最近的研究表明,壓力顆粒中的RNA相較於細胞質中的RNA更加緊湊,並可能經過後轉譯修飾。
有學者推測,RNA的聚集及RNA-RNA相互作用在壓力顆粒的形成中扮演著重要角色,這一過程可能受到RNA解旋酶的調控。
壓力顆粒與處理體有許多共同之處,包括共享某些RNA和蛋白成分、在壓力下共同出現,並可能彼此物理關聯。儘管它們以某種方式互相影響,但兩者在功能上卻不盡相同。壓力顆粒更被認為是mRNA的儲存場所,而處理體則與mRNA降解過程有關。這一分界線尚不明確,並且有證據表明處理體可能是促進壓力顆粒形成的前驅體。
儘管壓力顆粒和處理體之間共享某些蛋白質組分,但它們的蛋白質組合在很大程度上是獨特的。
儘管目前關於壓力顆粒的研究已有所進展,然而它們完整的蛋白質組仍未被充分了解。研究人員正致力於透過不同的技術對壓力顆粒進行更全面的學習,以了解其完整的組成與功能。未來的研究可能會揭示這些細胞結構在調節mRNA命運中的具體角色,並為疾病治療提供新的見解。
壓力顆粒的功能與作用機制至今仍是生物學界的熱點問題,當我們深入探索它們的形成及功能時,是否對生命的基本運行有了更深的理解呢?