NAR | Polysome profiling应用：北大郭强团队发现rRNA扩展片段在核糖体二聚化中介导保守的应激响应

蛋白质翻译是生命活动的核心过程，涉及起始、延伸、终止和回收等多个关键阶段。在细胞面临蛋白稳态应激时，抑制信使RNA（mRNA）的翻译是一种普遍存在的生理保护机制。

嘌呤霉素作为研究翻译的常用工具，通过模拟氨酰-tRNA的3’端诱导翻译提前终止。尽管应用广泛，但嘌呤霉素诱导的翻译应激所关联的精确细胞响应及其对翻译机器的影响尚未完全阐明。

近年来，冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术的进步使得在原位生理环境下直接观察翻译全景图成为可能。探究应激条件下核糖体的原位结构和空间拓扑分布，对于揭示细胞翻译调控的动态机制具有重要意义。

2026年4月13日，北京大学郭强课题组在Nucleic Acids Research上发表了题为“rRNA expansion segments mediate ribosome dimerization as a conserved stress response”的研究论文。该研究利用冷冻电子断层扫描和原位结构生物学技术，发现嘌呤霉素诱导神经元积累了由eIF5A、SERBP1和eEF2结合的闲置核糖体（idle ribosomes）。

文章索引

【标题】rRNA expansion segments mediate ribosome dimerization as a conserved stress response

【发表期刊】Nucleic Acids Research

【发表日期】2026年4月13日

【作者及团队】北京大学郭强、凯斯西储大学Derek J. Taylor与Maria Hatzoglou团队

【IF】13.1

研究结果

一、嘌呤霉素处理改变神经元细胞中的翻译状态分布

研究人员利用冷冻电子断层扫描技术（cryo-ET）原位分析了神经元细胞。

他们发现，嘌呤霉素处理显著减少了处于翻译延伸状态的活性核糖体数量，同时导致缺乏新生肽链的“闲置”核糖体数量增加了约四倍。

二、闲置核糖体复合物包含eIF5A、SERBP1和eEF2等因子

通过高分辨率的冷冻电镜结构解析，研究确定了嘌呤霉素诱导的闲置核糖体上结合有eIF5A、SERBP1和eEF2。

其中，eIF5A的招募与嘌呤霉素作为不良肽基受体减慢翻译延伸有关，敲低eIF5A会降低嘌呤霉素掺入新生肽链的效率。

三、嘌呤霉素处理导致核糖体空间拓扑结构发生变化

拓扑分析显示，嘌呤霉素处理后，代表活性多聚核糖体的典型空间构型（细胞质螺旋形和膜结合平面形）显著减少。

与此同时，由大亚基（LSU）介导的两种核糖体二聚体（Disome 2和Disome 3）的比例显著增加，且这些二聚体完全由闲置核糖体构成。

四、新型休眠核糖体二聚体的形成依赖于rRNA扩张片段的相互作用

结构分析表明，Disome 2和Disome 3的形成并非由蛋白质因子介导，而是通过相邻核糖体28S rRNA上特定的扩张片段（ES31b或ES20a与ES30a）之间形成“kissing loop”等RNA-RNA相互作用来维持的。

体外实验证实，添加与ES31b序列相同的RNA短发夹结构可以有效破坏Disome 2的形成。

五、核糖体二聚化是应对多种细胞应激的可逆过程

研究发现，除了嘌呤霉素，内质网应激（CPA处理）和氨基酸剥夺等多种应激条件同样能诱导核糖体二聚体的形成。

总结

本文通过原位冷冻电子断层扫描和拓扑分析，揭示了嘌呤霉素处理下哺乳动物细胞翻译图景的深刻变化。研究不仅阐明了eIF5A在闲置核糖体形成中的作用，更重要的是发现了一种由rRNA扩张片段介导的新型核糖体二聚化机制，并证实这是细胞应对多种应激的保守策略，为理解细胞应激与核糖体活性动态调控的关系提供了新见解。