NAR | Asano/钱书兵揭示eIF3g通过GUCG框调控酵母温和热应激反应基因翻译

真核生物的热休克反应（HSR）是细胞适应高温等物理损伤的关键机制，它主要通过激活转录因子HSF1来上调热休克蛋白（HSPs）的表达以维持蛋白质稳态。除了转录层面的调控，翻译水平的控制在HSR中也扮演着重要角色。

目前研究最深入的胁迫翻译调控机制依赖于eIF2α激酶，它通过磷酸化eIF2α来抑制全局翻译，同时选择性地翻译含有上游开放阅读框（uORFs）的mRNA。然而，早期研究暗示存在不依赖eIF2α激酶的HSR通路，可能涉及翻译起始因子eIF4F和eIF3。

eIF3是一个多亚基复合物，在核糖体招募和mRNA选择中发挥核心作用。尽管eIF3的eIF3g亚基已知具有RNA结合能力，但其是否识别特定序列以及如何在应激条件下调控特定mRNA的翻译仍不清楚。

2026年1月14日，美国堪萨斯州立大学Katsura Asano和康奈尔大学钱书兵团队在Nucleic Acids Research上发表了一篇题为“eIF3g binding to GUCG boxes located in mRNA coding regions enhances translation of mild heat shock response genes in the yeast Saccharomyces cerevisiae”的论文。该研究发现eIF3的eIF3g亚基能够特异性识别mRNA编码区内富含GUCG序列的顺式调控元件（GUCG box），并通过该结合在温和热应激条件下增强特定热休克反应基因的翻译，揭示了一条由eIF3介导的、全新的翻译水平热应激调控通路。

文章索引

【标题】eIF3g binding to GUCG boxes located in mRNA coding regions enhances translation of mild heat shock response genes in the yeast Saccharomyces cerevisiae

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2026年1月14日

【作者及团队】美国堪萨斯州立大学Katsura Asano和康奈尔大学钱书兵团队

【IF】13.1

研究结果

一、Hsp70的表达可挽救eIF3i/g功能缺陷导致的热敏感性

通过酵母表型分析发现，eIF3i的突变体（tif34-1）在温和高温（36℃）下表现出生长缺陷，而过表达HSP70家族的SSA2基因能够有效恢复其生长。

这一遗传学证据表明，eIF3g/i模块对于热休克反应相关蛋白的正常翻译至关重要。

二、eIF3g在体外特异性结合富含GUCG的RNA序列

研究人员利用SELEX技术，筛选出了能够与纯化的eIF3g蛋白或eIF3g/i复合物高亲和力结合的RNA序列。

高通量测序和生物信息学分析表明，这些被富集的序列普遍包含一个以GUCG为核心的保守序列。

三、GUCG框序列在eIF3g/i依赖性翻译的mRNA编码区富集

通过对野生型和tif34-1突变体酵母进行Ribo-seq核糖体印迹分析，研究人员鉴定出了一组在温和热应激下翻译水平依赖于eIF3g/i模块的mRNA。

对这些mRNA的序列分析显示，SELEX鉴定出的GUCG框及其衍生序列在它们的编码区（特别是5'端附近）显著富集。

四、eIF3g/i模块调控一个包含HSPs和糖酵解酶的热应激调控子（3HSR）

研究人员定义了64个mRNA组成的3HSR调控子，这些基因在温和热胁迫下表现出eIF3g/i依赖性的高翻译水平，主要包括分子伴侣、抗氧化和糖酵解相关酶。

这些基因的翻译增强共同构成了细胞适应温和热胁迫的关键一环。

五、GUCG框是介导热诱导翻译的功能性顺式元件

通过构建双荧光素酶报告系统，研究证明含有GUCG框的5'端编码区序列足以驱动热诱导的翻译增强，并且这种增强作用在tif34-1突变体中被削弱。

体外结合实验（BLI）进一步证实，突变GUCG框会显著降低eIF3g与RNA的亲和力，从而验证了其直接的功能性。

六、eIF3g在体内起始核糖体的前导边缘结合GUCG框

通过对Ribo-seq核糖体印迹分析数据进行高分辨率分析，研究发现起始核糖体保护的RNA片段（iRPFs）的3'末端在3HSR基因上精确地定位在GUCG框区域。

这一结果为eIF3g在翻译起始过程中，于核糖体的前沿位置与mRNA上的GUCG框发生相互作用提供了有力的体内证据。

七、GUCG框在编码区呈周期性分布以调控翻译

除了在起始密码子附近富集外，研究还发现GUCG框在3HSR基因的整个编码区呈现出约20个核苷酸的准周期性分布。

这一独特的分布模式暗示，eIF3g可能不仅在翻译起始阶段，也在随后的延伸阶段通过锚定核糖体来维持高效、稳定的翻译过程。

总结

本研究首次揭示了翻译起始因子eIF3g作为序列特异性RNA结合蛋白的功能，它通过识别mRNA编码区内的GUCG框序列，选择性地增强酵母在温和热应激下适应性基因的翻译。这一发现不仅为理解细胞如何应对环境胁迫提供了新的分子机制，也拓展了我们对eIF3在基因表达调控中扮演多样化角色的认识。