NAR | Ribo-seq应用：酵母中的翻译开关Pab1通过阻止mRNA去帽和降解来调控翻译起始

Poly(A)尾（pA）和PABP（酵母中为Pab1）可促进翻译起始，可能通过eIF4E、eIF4G和PABP介导的闭环mRNP形成。在哺乳动物细胞，PABP缺失削弱eIF4F结合并抑制翻译，但对单个mRNA的翻译效率（TE）影响有限，可能因PABP丰度高或短pA尾mRNA选择性降解。

酵母中TE与pA尾长度无关，Pab1–eIF4G相互作用非必需，仅部分mRNA富集eIF4E/eIF4G/Pab1，影响翻译效率差异。

PABP亦调控mRNA降解，可促进去腺苷化，也能防止mRNA去帽降解。在酵母中，Pab1缺失导致未去腺苷化mRNA经Xrn1降解。PABP缺失降低哺乳动物mRNA总量，如果酵母也是如此，那可能会影响mRNA与43S PIC或RBPs的平衡，进而调控翻译效率。

索引

【IF】16.97


研究结果

Pab1在酵母中维持mRNA稳定性。Pab1-AID耗竭后，整体mRNA丰度下降，大多数mRNA下调（3294种），少数上调（424种）。

GO分析显示，下调mRNA富集于翻译和核糖体生物合成，上调mRNA主要参与应激响应。Pab1-AID耗竭还降低核糖体丰度，并调控环境应激响应（ESR）相关mRNA。这些结果表明，Pab1在mRNA稳定性和基因表达调控中发挥广泛作用。

作者接下来探讨了Pab1-AID耗竭对pA尾长度的影响，通过对处理过生长素的pab1-AID和野生型细胞进行单分子pA尾序列分析（SM-PAT-Seq）。

结果显示，Pab1-AID的耗竭在整个转录组中导致pA尾长度显著增加。大多数基因的pA尾长度中位数增加了20个碱基对。这个变化可能是由于短尾mRNA的降解增加，尤其是短尾的转录本在Pab1耗竭时优先去帽和降解。

此外，通过在缺失Dcp2的突变体中观察Pab1-AID的耗竭效果，他们发现Pab1-AID的耗竭对pA尾长度的增加在dcp2Δ突变体中消失，进一步支持了Pab1通过促进短尾转录本的去帽和降解来调控pA尾的长度。

Pab1-AID缺失导致组蛋白mRNA和蛋白的表达显著减少，主要通过增加去帽和降解作用引起。

尽管S期时间未明显缩短，DNA含量略有增加，但核小体密度的减少激活了基因中的隐性启动子。这一过程与Spt6和Set1/Set2等组蛋白修饰因子相关，表明Pab1通过调控这些因子影响核小体稳定性和基因表达。

在分析Pab1缺失对翻译组的影响时，作者使用了Polysome profiling多聚核糖体分析和Ribo-seq核糖体印迹分析对pab1-AID突变体进行检测。

Polysome profiling多聚核糖体分析结果表明，Pab1缺失导致整体翻译显著下降，具体表现为多聚核糖体的减少和80S单核糖体的积累，多聚核糖体/核糖体单体（P/M）比率在经植物激素处理的pab1-AID细胞中下降约3倍。

进一步的Ribo-seq核糖体印迹分析分析发现，Pab1缺失导致735种mRNA的翻译效率（TE）下降，而864种mRNA的翻译效率上升。此外，翻译效率变化与蛋白质合成速率的变化相关，TMT质谱数据表明，翻译效率的变化在稳态蛋白质丰度上也产生了相应的影响。

翻译效率下降的mRNA表现出较低的转录水平，而翻译效率上升的mRNA则显示出较高的相对转录水平。

Pab1-AID缺失导致的多聚核糖体组装减少依赖于Dcp2的mRNA去帽作用，而非Pab1直接促进翻译启动的功能。

在dcp2Δ突变体中，Pab1-AID缺失未引起显著的翻译重编程，翻译效率变化较小，表明翻译变化主要是由于mRNA丰度的降低。此外，一些mRNAs在dcp2Δ细胞中表现出仅由Pab1直接调控的翻译变化。

TMT-MS分析显示，翻译变化与蛋白质表达变化高度相关，进一步支持Pab1在翻译重编程中的作用，独立于其在控制mRNA丰度中的功能。

本文研究表明，Pab1通过增强去帽和降解作用影响mRNA的丰度，进而改变翻译效率。Pab1缺失在Dcp2突变体中未观察到这种影响，表明mRNA丰度减少是翻译重编程的主要驱动力。Pab1还通过调控组蛋白基因的转录后表达，参与组蛋白mRNA和蛋白质的降解。

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