NC | tsRNA-seq应用：热应激通过促进前体tRNA加帽调控酿酒酵母帽依赖性翻译

转运RNA（tRNA）作为翻译过程中的接头分子，在蛋白质合成中起着至关重要的作用。tRNA的丰度和修饰状态动态调节着翻译效率、mRNA稳定性和新生肽链的正确折叠。

在酿酒酵母中，tRNA基因由RNA聚合酶III转录，产生的初级转录本需经过5’端和3’端加工、内含子剪接及多种修饰方可成熟。典型的甲基鸟苷帽结构（m⁷G帽）通常被认为是RNA聚合酶II转录物（如mRNA）特有的共转录修饰。

帽结构在调节RNA功能、稳定性和蛋白质合成起始方面发挥着关键作用。新近研究发现RNAPIII转录的某些前体tRNA（pre-tRNA）也存在加帽现象，但其广泛性及生物学功能尚不明确。

2026年8月7日，东京大学Tsutomu Suzuki团队在Nature Communications上发表了题为“Heat stress promotes pre-tRNA capping to modulate cap-dependent translation in Saccharomyces cerevisiae”的研究论文。该研究发现酿酒酵母中几乎所有pre-tRNA在热应激下都会发生5’端加帽修饰，并鉴定出大量加帽的tRNA衍生片段（5' pre-tRFs）。加帽的pre-tRNA通过竞争性螯合翻译起始因子eIF4E，有效抑制了帽依赖性翻译的起始。

文章索引

【标题】Heat stress promotes pre-tRNA capping to modulate cap-dependent translation in Saccharomyces cerevisiae

【发表期刊】Nature Communications

【发表日期】2026年8月7日

【作者及团队】东京大学Tsutomu Suzuki团队

【IF】15.7

研究结果

一、热应激诱导酿酒酵母pre-tRNA加帽及加帽5' pre-tRFs的产生

研究人员通过免疫沉淀结合Northern印迹分析发现，多种pre-tRNA的加帽水平随培养温度升高而显著增加，且在热应激下由Rny1p介导产生了加帽的5’端衍生片段。

实验结果表明，成熟tRNA的稳态水平保持不变，但加帽的pre-tRNA及其片段在热应激3小时左右达到峰值。

二、CaSh-seq技术的建立实现了加帽短RNA的全面分析

为了系统研究加帽现象，研究者开发了加帽短RNA测序技术（CaSh-seq），结合TGIRT-III高持续性逆转录酶处理小RNA部分。

通过该方法成功在全基因组范围内捕捉到267个活跃转录的tRNA基因均存在加帽现象，并利用RNase P缺失株验证了加帽pre-tRNA的显著富集。

三、全基因组tRNA转录起始位点的精确图谱绘制与多TSS发现

利用tsRNA-seq的高分辨率数据，研究首次在单核苷酸水平确定了所有tRNA基因的转录起始位点（TSS）和终止位点（TTS）。

研究发现许多tRNA基因拥有多个TSS，且热应激会改变特定基因对不同TSS的使用偏好，揭示了RNAPIII转录起始的灵活性。

四、加帽修饰赋予pre-tRNA在热应激下的代谢稳定性

通过计算加帽评分（cap score），研究发现加帽水平与pre-tRNA的稳态丰度呈负相关，暗示加帽主要发生在易被降解的分子上。

实验证明5’端帽结构能有效保护这些不稳定的pre-tRNA及5' pre-tRFs免受5’-3’外切核酸酶的降解，使其在应激条件下得以积累。

五、pre-tRNA 5' leader序列的灵活性决定了加帽的选择性

研究通过结构预测和生化分析发现，具有单链灵活结构的5' leader序列加帽效率显著高于形成双链结构的序列。

此外，3' trailer序列的移除会进一步增强5' leader的灵活性，从而促进加帽反应，说明pre-tRNA的末端结构充当了调控加帽的热感应器。

六、加帽pre-tRNA通过螯合eIF4E实现对帽依赖性翻译的负调控

研究人员通过FLAG标签蛋白免疫沉淀证实，加帽的pre-tRNA在细胞内能特异性结合翻译起始因子eIF4E。

体外翻译实验及双荧光素酶报告系统显示，这些加帽的pre-tRNA作为诱饵竞争性结合eIF4E，从而抑制了帽依赖性翻译，而不影响IRES介导的翻译。

总结

本研究揭示了酿酒酵母中普遍存在的pre-tRNA加帽现象及其在热应激下的上调机制。加帽的pre-tRNA不仅在应激中得以稳定积累，还通过在细胞质中螯合eIF4E，构成了一套灵敏的翻译控制系统，帮助细胞在不利环境下迅速调整蛋白质合成代谢。

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