PELP1介导rixosome复合体模块化组装与酶活调控的结构与功能研究

为解决rixosome复合体动态组装机制不明的问题，研究人员通过结构生物学与生化手段揭示了PELP1作为支架蛋白通过其C端无序区(IDR)协调MDN1、组蛋白和SENP3的模块化组装，阐明了SENP3的变构激活机制，为理解核糖体生成和异染色质维持中的RNA降解提供了整合模型。

　　

在真核细胞中，rixosome复合体作为关键的RNA加工机器，同时参与核糖体成熟和异染色质维持两大核心生物学过程。这个由PELP1、WDR18、TEX10等结构亚基与LAS1L、NOL9、SENP3等酶活性组分构成的分子机器，虽然已被证实能启动内部转录间隔区2(ITS2)和前体mRNA的降解，但其动态组装机制和酶活调控始终是未解之谜。尤其令人困惑的是，rixosome核心结构中超过半数的组分含有长片段内在无序区域(IDR)，这些看似混乱的结构如何有序协调多种酶活性？又是如何精准靶向不同RNA底物？

研究人员在《SCIENCE ADVANCES》发表的研究中，通过冷冻电镜(cryo-EM)、X射线晶体学与生化重建等技术的联用，首次揭示了PELP1作为分子支架协调rixosome模块化组装的完整机制。研究聚焦PELP1的C端IDR区域，发现这段富含脯氨酸和谷氨酸的无序序列竟暗藏玄机——不仅能通过特定短线性基序(SLiM)变构激活SUMO蛋白酶SENP3，其谷氨酸富集区(GAR)还具有组蛋白分子伴侣功能，更通过保守的MDN1相互作用螺旋(MIH)桥接AAA-ATP酶MDN1。

关键技术方面，研究团队采用HEK293FT悬浮细胞系统重建人源rixosome全复合体，通过系列截短体免疫共沉淀(co-IP)定位各组分结合域；运用AlphaFold3预测IDR相互作用界面，并通过2.93?晶体结构解析了PELP1^SLiM-SENP3复合物；建立体外组蛋白伴侣实验验证GAR功能；开发原核表达系统获得活性SENP3用于酶动力学分析。

研究结果部分，五个关键发现层层递进：

"rixosome重建揭示其模块化组装"通过截短实验证实PELP1的N端Rix1结构域(1-642aa)构成与WDR18/TEX10结合的稳定核心，而C端IDR(643-1130aa)则作为"柔性铰链"连接酶活性模块。特别值得注意的是，TEX10的C端延伸(CTE)作为高等生物特有结构，同时承担核糖体靶向(NOG2结合)和PRC1招募的双重功能。

"PELP1 IDR介导MDN1相互作用"部分，AlphaFold3预测结合实验验证了保守的MIH(F1112残基为关键)与MDN1的D2H2α插入结构域的特异互作。这种结合可能通过位移D2H2α"塞子"解除MDN1的ATP酶活性自抑制，为理解核糖体成熟中MDN1介导的组装因子释放提供了新视角。

"GAR区组蛋白伴侣功能"的发现尤为惊艳。体外重构实验显示，两个PELP1 GAR分子能以α螺旋构象包裹组蛋白八聚体，模拟DNA磷酸骨架的负电表面。这种2:1的化学计量比与APLF组蛋白伴侣相似，但GAR特有的芳香族锚定残基可能形成更稳定的"分子绷带"，为解释rixosome在异染色质的定位提供了新机制。

"SENP3-PELP1^SLiM晶体结构"解析了首个SUMO蛋白酶调控元件的原子模型。结构显示PELP1的VEI基序(776-778aa)与SENP3的β7链形成反平行β折叠，而FVH基序(765-767aa)稳定β6*区域。这种双β链加固作用使SENP3催化中心的稳定性提升2.3倍，使其对proSUMO2的水解活性增强15倍。

"PELP1^SLiM变构激活SENP3"的实验数据完美诠释了结构发现。在细胞实验中，PELP1表达量与HA-SUMO2去结合水平呈正相关；体外酶活测定显示SENP3-PELP1复合物处理NPM1-SUMO2底物的效率远超SENP5，证实这是rixosome特有的调控模式。

这项研究最终构建了rixosome的"瑞士军刀"模型：PELP1作为中心支架，其有序的Rix1结构域形成稳定核心，而IDR则像可折叠工具架，灵活搭载RNase PNK(LAS1L-NOL9)、SENP3和MDN1等"分子工具"。这种模块化设计使单个复合体能同时处理核糖体成熟中的ITS2剪切、组蛋白维持和SUMO去修饰等多重任务。

在讨论环节，研究者特别强调了三方面突破：其一，PELP1 GAR的组蛋白伴侣功能可能通过TTLL4介导的谷氨酸化增强，这种翻译后修饰在胰腺癌中已被证实影响PELP1的染色质关联；其二，SENP3的变构激活机制为开发特异性抑制剂提供了新靶点，对SENP3过表达的癌症治疗具有潜在价值；其三，TEX10 CTE与PRC1的互作界面研究将为理解异染色质继承提供新线索。

这项研究不仅解决了rixosome组装的结构生物学难题，更揭示了IDR作为"无序但不混乱"的分子枢纽，如何通过短线性基序实现精准调控。正如瑞士军刀通过巧妙的机械设计整合多种工具，rixosome通过PELP1 IDR的动态相互作用网络，实现了在时空受限的细胞核内高效协调多种生化反应。该发现为核糖体发生障碍相关疾病和异染色质异常导致的癌症提供了新的干预思路。