Cell | 杜克大学董欣年团队研究揭示植物免疫中新的翻译启动机制！

大多数真核生物mRNA的翻译是以典型的帽依赖方式进行的。为了启动翻译，三元复合体（eIF2-GTP-Met-tRNAi）被加载到40S核糖体亚单位上，形成43S预启动复合体（PIC），然后通过eIF4F复合体被招募到mRNA的m⁷G帽5′端，该复合体由帽结合蛋白eIF4E、支架蛋白eIF4G和RNA螺旋酶eIF4A组成。聚（A）结合蛋白（PABP）促进了43S PIC对5′帽的招募，PABP通过与eIF4F复合物中的eIF4G相互作用从mRNA的3′聚（A）尾部绕回来。在对胁迫的反应中，一般的翻译启动往往通过胁迫诱导的eIF2α的磷酸化而被抑制，这减少了活性三元复合物的可用性。某些胁迫反应的mRNA，如酵母中的一般控制非抑制性4（GCN4）和哺乳动物中的激活转录因子4（ATF4），其翻译通常被其mRNA中的上游开放阅读框（uORF）所抑制，优先在三元复合物的降低水平上翻译。然而，在植物中，虽然eIF2α磷酸化在许多胁迫反应中被注意到，包括模式触发免疫（PTI），但在GCN2突变体中阻断这一过程对生物和非生物胁迫反应没有影响。这就提出了一个问题：植物如何抑制生长相关蛋白的翻译，同时选择性地翻译防御蛋白以应对生物和非生物胁迫？

2022年7月30日，国际顶级权威学术期刊Cell发表了美国杜克大学董欣年（近五年7篇CNS！美国杜克大学董欣年院士团队在植物免疫领域取得重大进展！Nature | 董欣年和郑宁团队研究揭示拟南芥NPR蛋白感知水杨酸的结构机制！Nature | 杜克大学周沛/董欣年团队揭示激活植物免疫的蛋白结构可能带来更好的作物！）团队的最新相关研究成果，题为PABP/purine-rich motif as an initiation module for cap-independent translation in pattern-triggered immunity的研究论文。

在胁迫下，真核生物通常通过GCN2介导的真核翻译启动因子eIF2α的磷酸化来重新规划其翻译组，以抑制一般的翻译启动，同时选择性地翻译基本的胁迫调节因子。意外的是，在植物中，模式触发免疫（PTI）和对其他环境胁迫的反应独立于GCN2/eIF2α途径。在这篇文章中，科研人员表明，虽然PTI诱导mRNA脱帽以抑制一般的翻译，但具有富含嘌呤元素（"R-motif"）的防御性mRNA是利用R-motif作为内部核糖体进入位点（IRES）进行选择性翻译的。R-motif依赖性翻译由聚(A)结合蛋白（PABPs）通过与PTI激活性eIFiso4G而非抑制性eIF4G的优先结合来执行。PTI调节因子丝裂原活化蛋白激酶3和6（MPK3/6）的磷酸化抑制了eIF4G的活性，同时增强了PABP与R-motif的结合，促进了eIFiso4G介导的防御性mRNA翻译，建立了PTI信号和蛋白合成之间的联系。鉴于其在植物和动物中的普遍性，PABP/R-motif翻译启动模块可能在重编程胁迫翻译组方面有更广泛的作用。

图1. Elf18诱导的DCP复合体对mRNA的去帽作用对PTI有积极影响

图2. PABPs是R-motif介导的帽不依赖的蛋白质翻译所必需的

图3. PABPs通过与eIF4G和eIFiso4G的不同关联调节含R-motif的防御性mRNA的翻译

图4. PABP和RACK1通过eIF4G和eIFiso4G调节基础抵抗力和PTI

图5. MPK3/6在PTI期间使PABP磷酸化以增强其与R-motif的结合

图6. MPK3/6介导的磷酸化抑制eIF4G，同时激活eIFiso4G，在PTI期间重编程翻译

更多精彩内容，点击下方“往期回顾”