PABPC1 SUMO化通过稳定应激颗粒中富含U的mRNA促进线粒体自噬增强细胞存活

本研究揭示了应激颗粒(SGs)核心组分PABPC1在应激条件下发生SUMO化修饰的分子机制，发现K512位点SUMO化通过形成PABPC1-SUMO-TIA1复合体选择性稳定富含U序列的mRNA（如FUNDC1、BNIP3L等线粒体自噬相关基因），促进应激颗粒组装并增强肿瘤细胞在应激环境下的存活能力，为肿瘤耐药机制提供了新靶点。

　　

在肿瘤微环境中，细胞持续面临氧化应激、营养匮乏等多种压力，应激颗粒(Stress granules, SGs)作为无膜细胞器通过调控mRNA代谢帮助细胞适应应激。然而，SGs如何选择性稳定特定mRNA亚群、其核心组分翻译后修饰的调控机制及其与细胞存活途径的关联，始终是领域内亟待解决的关键科学问题。

上海交通大学医学院的研究团队在《Nature Communications》发表的研究，首次揭示了多聚腺苷酸结合蛋白PABPC1的SUMO化修饰通过稳定线粒体自噬相关mRNA促进肿瘤细胞存活的分子机制。研究采用CRISPR/Cas9基因编辑构建敲除细胞系，结合4-硫尿苷脉冲追踪测序(4sU-Seq)和RNA免疫共沉淀测序(RIP-Seq)技术，发现应激诱导的PABPC1 K512位点SUMO化显著增强其与U-rich mRNA的结合能力。通过免疫共沉淀-质谱联用技术(Co-IP/MS)和荧光漂白恢复实验(FRAP)，证实SUMO化PABPC1通过与TIA1蛋白的SUMO相互作用模体(SIM)结合，形成三元复合体将U-rich mRNA招募至SGs中保护其免于降解。

研究结果部分：

1. PABPC1 SUMO化受多种应激动态调控：通过Ni²⁺-NTA pull down和变性免疫沉淀证实，氧化应激(砷酸盐处理)、热休克等均可诱导PABPC1 K512位点SUMO1修饰，该修饰可被去SUMO化酶SENP1逆转。

1. K512是主要SUMO化位点：质谱分析和位点突变实验显示，K512R突变使120 kDa特征条带消失，且该位点位于PABPC1 linker区，可能影响相分离功能。

2. SUMO化促进应激颗粒形成：免疫荧光显示SENP1敲除细胞SG形成增强，而PABPC1 K512R突变体转染细胞SG组装能力显著减弱，但不影响解聚过程。

3. mRNA稳定性调控机制：4sU-Seq发现应激条件下PABPC1-WT细胞中U-rich mRNA半衰期延长2倍，特别是线粒体自噬相关基因FUNDC1、BNIP3L等。

4. PABPC1-SUMO-TIA1复合体形成：SUMO化增强PABPC1与TIA1结合，后者通过识别U-rich元件选择性招募靶mRNA至SGs。体外实验证实该复合体可直接结合poly(U)RNA。

5. 促存活功能验证：K512R突变使细胞在砷酸盐处理下存活率降低40%，过表达FUNDC1可挽救表型；mtKeima线粒体自噬检测显示SUMO化缺陷细胞自噬流下降50%。

这项研究建立了SUMO化修饰-RNA代谢-细胞应激适应的全新调控轴：①阐明SUMO化作为SGs动态组装的关键开关；②揭示PABPC1通过"SUMO-SIM"相互作用实现mRNA选择性稳定的分子密码；③首次将SGs功能与线粒体质量控制直接关联，为靶向肿瘤应激适应通路提供新策略。研究发现的PABPC1-TIA1-U-rich mRNA调控模块，可能普遍存在于神经退行性疾病等病理过程中，具有广泛生物学意义。