（節(jié)選）-外文翻譯--細胞命運的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控（譯文）

1、中文 中文 2950 字出處： 出處：Achim W, Shintaro I, Mcgourty C A, et al. Cell-fate determination by ubiquitin-dependent regulation of translation[J]. Nature, 2015, 525(7570):523-527.原文：Cell-fate determination by ubiquitin-dependent

2、regulation of translationdoi:10.1038/nature14978譯文： 譯文：細胞命運的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控 細胞命運的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控Achim Werner, Shintaro Iwasaki, Colleen A. McGourty, Sofia Medina-Ruiz, Nia Teerikorpi, Indro Fedrigo, Nicholas T. Ingolia & Michael Rape摘要：

3、 摘要：多細胞動物的發(fā)育依賴分化程序的準確執(zhí)行。它使多能干細胞選擇特定的細胞命運。現(xiàn)在已經(jīng)了解到分化需要染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變，但我們對是否有其他的事件幫助決定細胞命運還知之甚少。在此我們確定了泛素連接酶 CUL3 及其脊椎動物特異性底物受體 KBTBD8（CUL3KBTBD8）在人類和熱帶爪蟾神經(jīng)嵴特化中重要的調(diào)節(jié)作用。CUL3KBTBD8 會使得 NOLC1 及其同源的 TCOF1 單泛肽化。它們的突變在特雷徹·

4、柯林斯綜合征中有很大影響。泛素化使得 TCOF1-NOCL1 平臺形成。這種物質(zhì)能將核糖體修飾酶與RNA 聚合酶 1 連接起來進而重組細胞分化的翻譯程序以便于神經(jīng)嵴的特化。由此我們得出結(jié)論：依賴泛素調(diào)節(jié)翻譯是細胞命運決定的重要特征。Cullin-RING 連接酶家族（CRLs）是泛素化酶中的最大的一類，在多細胞動物的發(fā)育中扮演著重要的角色。CRLs 通過大約 300 個受體蛋白識別他們的底物。其中有些在發(fā)育過程中表達會有差異。雖然已經(jīng)了

5、解到 CRL 的受體相關(guān)基因的突變與人類疾病有聯(lián)系，但人們沒有確切的了解 CRLs 如何保證細胞分化為特定的類型。為了研究 CRLs 在發(fā)育中所起的重要作用，我們對分化的人類胚胎干細胞（hESCs）采用了全基因組轉(zhuǎn)錄分析。定量反轉(zhuǎn)錄 PCR（qRT-PCR）測定 KBTBDmRNA 與蛋白印跡分析測定蛋白量顯示，在 hESC 分化過程中脊椎動物特異性 CUL3 受體 KBTBD8 的豐度大量減少。結(jié)果顯示，在 hESCs 分化的過程中，

6、脊椎動物特異性 CUL3 受體 KBTBD8 會明顯減少。KBTBD8 在小鼠和熱帶爪蟾的發(fā)育中也會下調(diào)，這與進化保護方向一致。KBTBD8 的缺失不影響 hESCs 的細胞周期、存活以及多能性，而是神經(jīng)嵴特化所必須為了理解 CUL3KBTBD8 如何使神經(jīng)嵴特化，我們使用選擇性識別泛素化后的蛋白質(zhì)以及野生型 KBTBD8，無活性的 KBTBD8（Y74A）或空載體再造的 TCOF1 需求細胞進行實驗。值得注意的是，我們通過親和純化和蛋

7、白印跡分析發(fā)現(xiàn)，NOLC1 是泛素化 TCOF1 結(jié)合的主要影響因子。單泛肽化使得相互結(jié)合的物質(zhì)更穩(wěn)定，如果 KBTBD8 缺失，TCOF1和 NOLC1 在神經(jīng)轉(zhuǎn)換的晚期階段會降解。在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上我們建立了一系列的親和純化方案來確定泛素依賴性的 TCOF1-NOLC1 復(fù)合物的構(gòu)成。我們發(fā)現(xiàn)，TCOF1-NOLC1 結(jié)合物確保 RNA 聚合酶 1 的合成；H/ACA 復(fù)合物催化 rRNA 假尿嘧啶化；而 SSU Processo

8、m 控制核糖體小亞基的成熟和變形。據(jù)此斷定，CUL3KBTBD8 的泛素化促使內(nèi)源性 RNA 聚合酶 1 與 SSU Processom 成為復(fù)合物。這一過程需要 TCOF1 和 NOLC1。類似的事件也在 hESCs 中觀察到。在 hESCs 中SSU processome 與 RNA 聚合酶 1 之間的相互作用也會由于 KBTBD8 的缺失而缺失。因此，CUL3KBTBD8 誘發(fā)泛素依賴 TCOF1-NOLC1 復(fù)合物的形成。復(fù)合

9、物平臺可以將 RNA 聚合酶 1 與負責加工和修飾核糖體的酶連接起來。這些觀察結(jié)果支持泛素化在神經(jīng)嵴中的作用，對 RNA 聚合酶 1 的突變也會造成特雷徹·柯林斯綜合征做出了解釋。雖然 KBTBD8 靶點蛋白與核糖體合成有聯(lián)系，但是他的缺失并不影響 rRNA 或 mRNA編碼核糖體蛋白豐度；核糖體蛋白的水平；前體 rRNA 的表達；核仁的完整性；核糖體小亞基的傳輸；結(jié)合 mRNA 的核糖體（通過多核糖體梯度分析判斷）；球蛋白

10、mRNA 翻譯（通過代謝標記檢測）；和細胞的存活。據(jù)此推斷，由于雷帕霉素造成的球蛋白翻譯減少不會引起和缺失 KBTBD8 一樣的狀況。在神經(jīng)嵴特化時，TCOF1 的缺失也不會影響 rRNA合成，p53 的活性和細胞存活。這雖然與前人的研究結(jié)果一致，但是在神經(jīng)轉(zhuǎn)換的最后階段，缺失會減少 rRNA 的水平并會導(dǎo)致細胞死亡。這些觀察結(jié)果說明 KBTBD8 和 TCOF1決定了神經(jīng)嵴的分化并且他們的缺失不會影響核糖體的豐度、球蛋白 mRNA 的

11、翻譯和細胞存活。因此我們認為 CUL3KBTBD8 依賴的核糖體修飾平臺可能使得核糖體有了不同的翻譯輸出。事實上，通過 RNA 測序和核糖體分析可以看出，KBTBD8 的缺失改變了細胞進行神經(jīng)轉(zhuǎn)換的翻譯程序，不過并不影響 hESCs 中的蛋白質(zhì)合成。TCOF1 缺失也能觀測到類似的情況，并且分化時 KBTBD 或 TCOF1 缺失的 hESCs 的翻譯效率曲線與之相關(guān)。KBTBD8缺失會使細胞在開始分化后立即引起翻譯的改變，即分化成神經(jīng)