布鲁诺1与Cup蛋白通过P小体调控周期蛋白A/B mRNA的翻译抑制机制研究

本研究揭示了布鲁诺1(Bru1)和Cup蛋白通过P小体(Processing bodies)调控周期蛋白Cyclin A/B mRNA翻译抑制的新机制。研究人员利用果蝇卵室模型，结合超分辨率显微技术，发现Bru1和Cup通过形成mRNP复合物将cycA/cycB mRNA招募至P小体，维持其翻译沉默状态。该研究不仅阐明了细胞周期关键调控因子的翻译后调控网络，还为肿瘤治疗靶点开发提供了新思路。

　　

细胞周期的精确调控对生物体发育和稳态维持至关重要，其中周期蛋白Cyclin A(CycA)和Cyclin B(CycB)通过激活CDK1驱动有丝分裂进程。然而，这些关键调控因子的异常表达与肿瘤发生密切相关，特别是CycB过表达已被证实与实体瘤患者不良预后显著相关。在果蝇卵子发生过程中，cycA和cycB mRNA呈现持续性表达但阶段性翻译的特征，这种独特的表达模式为研究其翻译调控机制提供了理想模型。然而，关于这些mRNA如何被精确调控以避免过早翻译，以及相关调控因子如何协同作用的分子机制仍不清楚。

美国纽约市立大学亨特学院生物科学系的Livia V. Bayer等研究人员在《iScience》发表论文，通过系统研究揭示了布鲁诺1(Bru1)和Cup蛋白在调控cycA/cycB mRNA翻译抑制中的核心作用。研究团队运用RNA干扰技术结合内源蛋白标记系统，采用超分辨率显微成像(STED)、单分子荧光原位杂交(smFISH)和免疫荧光等关键技术，发现：

1. Bru1和Cup缺失导致卵室发育停滞和细胞周期异常重启
2. 两种蛋白共同调控cycA/cycB mRNA向P小体的招募
3. Me31B标记的P小体对两种mRNA呈现差异化调控
4. Bru1过表达可挽救cup突变体的有丝分裂表型

研究首先通过tubulin染色观察到，bru1^RNAi
和cup^RNAi
卵室中均出现异常纺锤体形成，表明细胞周期重新激活。免疫荧光显示CycB蛋白在发育早期即出现异位表达，而CycA蛋白仅在stage 4当Bru1和Cup水平显著降低时才被检测到，这与有丝分裂重启时间点吻合。通过STED显微技术，研究人员首次证实cycA和cycB mRNA与Bru1-GFP、Cup-YFP共定位于大型细胞质凝聚体中，定量分析显示约50%的mRNA颗粒位于这些 condensates内，且其体积比胞质分散颗粒大3倍。

在机制探索中，smFISH结合空间距离测量显示，bru1^RNAi
使cycA mRNA与Cup-YFP的中位距离从0.028μm增至0.117μm，而cup^RNAi
使cycB mRNA与Bru1-GFP的距离从0.031μm增至0.114μm。RT-qPCR证实两种mRNA水平在敲除背景下均显著下降（cycA mRNA减少93%，cycB mRNA减少95%）。值得注意的是，虽然me31B^RNAi
导致P小体解体，但cycA mRNA仍保持翻译抑制状态，而cycB mRNA则出现阶段性去抑制，表明P小体对两种mRNA的调控存在显著差异。

这项研究的重要发现在于揭示了翻译抑制机制的层次性：对于cycA mRNA，Bru1/Cup形成的初级mRNP复合物即足以维持其沉默状态；而cycB mRNA的精确调控则需要P小体的协同作用。这种差异化调控模式挑战了以往关于P小体功能均一性的认知，为理解细胞周期相关mRNA的时空特异性调控提供了新范式。在肿瘤生物学领域，该发现为开发针对Cyclin异常表达的靶向疗法提供了潜在干预节点，特别是通过调控Bru1/Cup复合物的形成来精确控制细胞周期进程。

研究还开辟了若干有待探索的方向：布鲁诺1如何在不依赖经典BRE序列的情况下识别cycB mRNA？P小体亚结构是否参与特定mRNA的差异化调控？这些问题的解答将进一步深化我们对mRNA代谢与细胞周期耦合机制的理解。