CNS前沿文献追踪-RNA通过改变G3BP1构象驱动相变进行

应激颗粒SG（stress granule）是很典型的相变产物，SG内有各种蛋白及核酸，蛋白G3BP1是SG内重要的组分，影响着相变液滴的形成，此次分享的文章研究的就是G3BP1，具体内容如下： 

观察到G3BP1相变

看相变细节：FRAP，RNA参与相变

 纯化出G3BP1，细胞外看G3BP1相变行为

 调节G3BP1二聚的NTF结构域、精氨酸多的正电性结构域RG影响相变（没用RNA，用的PEG）

细胞受到刺激后产生的应激颗粒（SG）包含多种蛋白质，作者在细胞外先构建了G3BP1相变液滴，而后看其他蛋白的“参与”情况

Caprin-1自己不相变，和GBP1一起则相变，且可通过增强G3BP1对RNA的结合能力（EMSA技术评估蛋白和RNA的结合能力）降低GBP1的相变阈值

看另一个蛋白对G3BP1相变液滴的影响：两种形式的Ubc9（WT为野生型，ts为折叠错误的突变型），两种形式的Ubc9在溶液中扩散能力没有差异，折叠错误的突变型ts能够进入G3BP1的相变液滴，使其硬化（融合减弱、内部分子运动受限） - 液滴时可调节生化反应，硬化了往往会影响细胞功能，引起疾病

 G3BP1自己不相变，和RNA一起才发生相变，所以作者看看什么样的RNA才能引起相变：长的、未折叠的RNA才能有效触发相变

G3BP1上不同的结构域影响着它和RNA的结合能力，通过和RNA一起相变可以抑制RNA自己不可逆的纠错在一起

 IDR结构域对相变的影响还没讨论，用各种算法分析后发现IDR结构域呈负电性，G3BP1和RNA一起才能相变，RNA是负电性的，所以负电性的IDR结构域对相变应该有负调节作用，IDR的负电性主要来源于酸性氨基酸，通过调低pH，抑制-COOH裸露出负电可促进相变

 调pH“关掉”负电基团后又把负电基团给敲掉了，敲掉之后相变增强

 发散一下，G3BP1上的磷酸化位点会带来负电性的磷酸基团，对相变也是负调节作用

 更进一步的看负电荷结构域，G3BP1分子内同时有正负电结构域，分子内结构域会不会存在相互作用呢，软件模拟发现带负电的酸性结构域在空间上的确和正电结构域RG相互接近，暗示G3BP1呈压缩构象，通过动态光散射技术（DLS）测得流体动力学半径反映构象状态，发现盐浓度、结构域、pH均会影响G3BP1的构象，相较压缩构象，舒展构象下G3BP1和RNA结合能力更强，更利于相变 - 挖出了蛋白构象对于相变的影响

 继续挖掘DLS的数据，除了看到二聚形式的G3BP1，还看到了一小部分寡聚的G3BP1，寡聚形式的G3BP1会因为盐浓度的升高而减少；RNA能够通过和RG结构域互作促进G3BP1的寡聚化

 基于对G3BP1研究得到的数据，作者构建了一个G3BP1、RNA互作的模型，用于预测两者混合后所能产生的结构：当G3BP1和短RNA混合后G3BP1可通过RNA寡聚，但并不足以发生相变

 当G3BP1和长RNA混合后，蛋白和RNA纠缠在一起成簇，这种簇状结构发挥类似胶水的作用把RNA链交联成网状

  模拟是一回事，实测是另一回事，作者实测：G3BP1和RNA一起可以形成相变液滴，通过GFP浓度-荧光标准曲线可计算出相变液滴内外G3BP1的浓度；G3BP1在相变液滴内是如何分布的呢，通过折射率计算浓度得到相变液滴的质量浓度大概在65mg/mL，而完全由G3BP1组成的液滴质量浓度可达400mg/mL，暗示G3BP1并没有完全充满液滴，而是和作者构建的模型类似，充当的是交联RNA的“胶水”，电镜下确实观察到了G3BP1离散分布

 作者的构建的模型说明G3BP1聚簇后会形成多价的RG，可交联RNA，发生相变；G3BP2比G3BP1 RG结构域上有更多的正电性精氨酸，基于模型应该更易发生相变，实际做一下果然如此；DLS在G3BP2上观察到了和G3BP1相同的二聚和寡聚现象

 最后来个模式图：未受到刺激时细胞内G3BP蛋白成压缩构象，受到刺激后mRNA释放出来，竞争性的抑制G3BP分子内部正负电结构域的互作，使G3BP变为舒展构象，在RNA的作用下寡聚，发挥“胶水”的作用，将RNA交联到一起，形成相变液滴

这篇文章把已然被发现的SG做细了，细到蛋白构象水平，勾勒出相变液滴内的分子行为。怎么细的？出发点是什么？是电性，在“正负相吸”的指导思想下除了挖分子间的行为，还挖出了分子内的行为，简单却又精彩……

Jordina Guille′ n-Boixet, Andrii Kopach, Alex S. Holehouse, et al. RNA-Induced Conformational Switching and Clustering of G3BP Drive Stress Granule Assembly by Condensation [J]. Cell, April 16, 2020.

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