内源性逆转录病毒样蛋白通过招募UBQLN2至应激颗粒调控其功能生物学

研究人员发现内源性逆转录病毒样蛋白RTL8和PEG10通过调控UBQLN2的定位和功能，影响应激颗粒(SG)的动力学和组成。该研究揭示了UBQLN2-RTL8-PEG10三元复合物在细胞应激响应和蛋白质稳态中的关键作用，为神经退行性疾病和癌症的发病机制提供了新见解。研究还首次观察到PEG10在SG内形成病毒样颗粒(VLP)，拓展了对SG结构异质性的认识。

　　

在人类基因组中，约8%的序列来源于逆转录病毒和转座子等外源元件。这些内源性逆转录病毒样蛋白在进化过程中被"驯化"，获得了新的生理功能，但其具体作用机制仍知之甚少。与此同时，蛋白质质量控制(proteostasis)系统在维持细胞稳态中扮演关键角色，其失调与多种神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症(ALS)密切相关。UBQLN2作为重要的蛋白质质量控制因子，其突变可直接导致家族性ALS/额颞叶痴呆，但对其调控机制的认识仍不完善。

研究人员发现两个内源性逆转录病毒样蛋白RTL8和PEG10与UBQLN2存在复杂的功能联系。通过一系列实验，他们揭示了这三个蛋白如何协同调控应激颗粒(SG)的动力学和组成，以及这种调控在细胞应激响应中的重要意义。这项研究发表在《SCIENCE ADVANCES》上。

研究采用了多种关键技术方法：利用CRISPR-Cas9技术构建基因敲除细胞系；通过免疫共沉淀和邻近连接实验(PLA)分析蛋白相互作用；采用活细胞成像技术观察SG动态变化；运用串联质谱标记(TMT-MS)进行蛋白质组学分析；开发定制化的冷冻关联光镜电镜(cryo-CLEM)工作流程观察SG超微结构。

PEG10是受UBQLN2和RTL8共同调控的逆转录病毒样蛋白
研究发现RTL8通过其独特的N端结构域促进UBQLN2与PEG10 gag-pol亚型的相互作用。在RTL8存在的情况下，UBQLN2能够特异性降解PEG10 gag-pol，而RTL8缺失会导致该亚型显著积累。这种调控具有特异性，不影响其他UBQLN2底物如TRIM32和ATAD1。

PEG10-UBQLN2相互作用在应激颗粒中持续存在
邻近连接实验显示UBQLN2与PEG10的相互作用在SG中显著富集。超分辨率显微镜(dSTORM)观察发现PEG10主要定位于SG核心区域，而UBQLN2则分布在周边区域。生物素化异恶唑沉淀实验证实三者都具有形成生物分子凝聚体的倾向。

PEG10以RTL8依赖的方式招募UBQLN2至应激颗粒
在RTL8或PEG10敲除细胞中，UBQLN2无法定位到SG，而PEG10的SG定位不受影响。通过表达不同截短体，研究人员证实RTL8的N端对其自身和UBQLN2的SG定位都至关重要。值得注意的是，只有PEG10 gag-pol亚型能够介导这一招募过程。

UBQLN2、RTL8或PEG10缺失改变应激颗粒动力学和翻译恢复
活细胞成像显示，UBQLN2敲除加速SG形成，而三者缺失均促进SG解聚。新生多肽标记实验表明RTL8敲除细胞的翻译恢复最快。这些发现表明三者共同调控SG动态平衡和应激后恢复。

PEG10将特定细胞外囊泡蛋白转运至应激颗粒
蛋白质组学分析发现PEG10依赖性SG组分变化，包括将ATXN10和TCAF1等细胞外囊泡(EV)相关蛋白招募至SG。免疫荧光证实ATXN10的SG定位完全依赖PEG10 gag-pol。

PEG10衍生的病毒样颗粒存在于应激颗粒内
通过创新的冷冻电镜技术，研究人员首次在SG内观察到PEG10形成的病毒样颗粒(VLP)，直径约67.3 nm。这些VLP具有结构异质性，部分表面存在蛋白修饰。

这项研究揭示了内源性逆转录病毒样蛋白与蛋白质质量控制系统的功能联系，拓展了我们对SG组成和动态调控的认识。发现UBQLN2-RTL8-PEG10三元复合物的调控机制，为理解神经退行性疾病和癌症中SG异常提供了新视角。特别值得注意的是，PEG10在SG内形成VLP的现象提示这类逆转录病毒样蛋白可能通过"病毒样"机制参与细胞间通讯或SG组分运输。这些发现不仅具有重要理论意义，也为开发针对SG异常相关疾病的治疗策略提供了潜在靶点。