[論文レビュー] Stress-induced Eukaryotic Translational Regulatory Mechanisms

Dilawar Ahmad Mir, Zhengxin Ma+2 more|PubMed|May 2, 2024

RNA modifications and cancer参考文献 276被引用数 7

ひとこと要約

本レビューは、真核細胞がストレス下で翻訳をどのように調節するかを検討したもので、mRNA特異的制御と全体的制御、開始因子、逆境条件下でのタンパク質合成を形作るシグナル経路を網羅します。

ABSTRACT

The eukaryotic protein synthesis process entails intricate stages governed by diverse mechanisms to tightly regulate translation. Translational regulation during stress is pivotal for maintaining cellular homeostasis, ensuring the accurate expression of essential proteins crucial for survival. This selective translational control mechanism is integral to cellular adaptation and resilience under adverse conditions. This review manuscript explores various mechanisms involved in selective translational regulation, focusing on mRNA-specific and global regulatory processes. Key aspects of translational control include translation initiation, which is often a rate-limiting step, and involves the formation of the eIF4F complex and recruitment of mRNA to ribosomes. Regulation of translation initiation factors, such as eIF4E, eIF4E2, and eIF2, through phosphorylation and interactions with binding proteins, modulates translation efficiency under stress conditions. This review also highlights the control of translation initiation through factors like the eIF4F complex and the ternary complex and also underscores the importance of eIF2α phosphorylation in stress granule formation and cellular stress responses. Additionally, the impact of amino acid deprivation, mTOR signaling, and ribosome biogenesis on translation regulation and cellular adaptation to stress is also discussed. Understanding the intricate mechanisms of translational regulation during stress provides insights into cellular adaptation mechanisms and potential therapeutic targets for various diseases, offering valuable avenues for addressing conditions associated with dysregulated protein synthesis.

研究の動機と目的

• 細胞ストレス時に、翻訳がmRNAレベルでどのように選択的に調節されるかを検討する。
• ストレス下で全体的なタンパク質合成を変化させるグローバルな調節機構を要約する。
• ストレス応答における主要な開始因子と、それらのリン酸化/相互作用ダイナミクスを強調する。
• ストレス顕粒、アミノ酸感知、リボソーム生合成のストレス適応における役割を論じる。

提案手法

• ストレス時の真核生物の翻訳制御に関する既存文献を総括する。
• eIF4F複合体の形成とmRNAのリボソームへのリクルートを含む翻訳開始の調節を探求する。
• リン酸化と結合相互作用を介した開始因子（eIF4E、eIF4E2、eIF2）の調節をレビューする。
• ストレス顆粒形成と細胞ストレス応答におけるeIF2αリン酸化の役割を検討する。
• アミノ酸欠乏、mTORシグナル伝達、リボソーム生合成が翻訳制御に及ぼす影響を考察する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 細胞ストレス時に特定のmRNAの選択的翻訳を支配する仕組みは何か？
• RQ2 ストレス条件下で、開始因子eIF4F、eIF4E/eIF4E2、およびeIF2は翻訳をどのように調節するか？
• RQ3 ストレス顆粒形成と細胞ストレス応答におけるeIF2αリン酸化の役割は何か？
• RQ4 栄養感知（アミノ酸欠乏）とmTORシグナル伝達がストレス時の翻訳制御にどのように影響するか？
• RQ5 リボソーム生合成と全体的な翻訳はストレス下の環境にどう適応するか？

主な発見

• 本レビューでは、ストレスによって活性化されるmRNA特異的および全体的な翻訳制御機構の両方を概説する。
• 翻訳開始は中核となる調節ステップであり、eIF4F複合体の関与によってmRNAがリボソームへリクルートされる。
• eIF4E、eIF4E2、eIF2など開始因子のリン酸化と相互作用は、ストレス下で翻訳効率を調節する。
• eIF2αリン酸化はストレス顆粒形成とより広範なストレス応答に関連している。
• アミノ酸感知、mTORシグナル伝達、リボソーム生合成は、ストレス下の適応翻訳制御において重要な寄与要因である。