Nature：在休眠结束后，SNOR重新启动蛋白质合成

　　

对微生物来说，这是一个艰难的世界。当资源日益匮乏、环境恶化时，微生物会想方设法蛰伏休眠，直到条件改善。

细胞休眠通过可逆性抑制蛋白质合成来实现营养物限制期间的生存。当营养物质恢复时，失活的核糖体如何被重新激活，目前尚不清楚。

美国弗吉尼亚大学和欧洲分子生物学实验室的科学家们近日发现了一种新型蛋白质，它似乎能让“休眠”的酵母细胞在安全的情况下恢复正常的代谢过程。

这种蛋白质被命名为SNOR。这项研究成果于5月13日发表在《Nature》杂志上。

共同通讯作者、欧洲分子生物学实验室的Simone Mattei表示：“微生物的休眠状态比你想象的要普遍得多，因为微生物很少拥有无限的资源和营养物质来生长。这项研究探讨了休眠期间蛋白质合成的调控机制。”

研究人员之前发现，在葡萄糖缺乏时，裂殖酵母细胞中的核糖体会包围细胞的线粒体。不过，他们不了解核糖体的调控机制，也不了解当葡萄糖再次可用时会发生什么。

这项新研究旨在回答这些问题。在结构生物学中，科学家们通常会纯化大分子复合物，然后利用X射线晶体衍射或冷冻电镜（cryo-EM）等方法来确定其结构。

研究人员此次采用原位冷冻电子断层扫描（cryo-ET）技术，更详细地观察了酵母细胞内的核糖体结构。他们发现了一种位于核糖体“催化核心”的蛋白质——SNOR。

通过高分辨率地解析核糖体图谱，他们能够清晰地鉴定出这种新蛋白质——这种方法被称为视觉蛋白质组学（visual proteomics）。视觉蛋白质组学将蛋白质数据与先进的成像技术相结合，以三维图谱的形式展现蛋白质在细胞内的位置。

研究人员证实，细胞通过在翻译过程中表达SNOR来减缓蛋白质合成。尽管SNOR降低了翻译效率，但它并没有立即引发休眠。显然，其他作为休眠因子的蛋白质（特别是eIF5A）也参与其中。  

令人惊讶的是，当研究人员向SNOR基因敲降的饥饿细胞重新提供葡萄糖时，他们发现核糖体无法重启蛋白质合成。SNOR的存在对于核糖体在30分钟内迅速重启蛋白质合成至关重要。

当然，每一次发现都会带来新的问题。就此而言，研究人员迫切想要了解是什么“唤醒”了SNOR，使其向细胞的其他部分发出信号，重新启动蛋白质合成。 

“我们对可能起作用的机制有一些想法，但答案尚不明确，”Mattei说。

“也许是葡萄糖水平变化触发的信号通路，但重要的是不仅要知道这种机制是否存在，还要知道它是如何触发的，以及我们是否能够操控这种触发机制，例如阻止癌细胞在休眠期后重新生长。”

尽管SNOR只存在于酵母及其他真菌中，但Mattei指出，探索其他生物体并考虑进化因素也会很有趣。

“某些植物会产生孢子，并且需要在特定的时间点萌发。生物体经常利用休眠来控制自身的发育速度，等待合适的生长环境，”他说道。

“我们或许不会在其他生物体中发现SNOR，但很可能存在功能相同的其他因子，我们可以观察它们是如何应对压力、疾病或其他挑战性环境的。”