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多聚腺苷酸結合蛋白

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多聚腺苷酸結合蛋白(PABP)與mRNA多腺苷酸尾結合示意圖
上圖:真核細胞中PABP和起始因子eIF4G結合促進mRNA的轉譯
下圖:輪狀病毒感染細胞時,病毒的NSP3蛋白和eIF4G結合,將PABP排除,抑制宿主mRNA的轉譯

多聚腺苷酸結合蛋白(Poly(A)-binding protein,簡稱PABP)是真核生物細胞中一類可與mRNA3端的多腺苷酸尾結合的蛋白質。多聚腺苷酸結合蛋白最早被發現的功能是保護mRNA不被水解,後續研究發現它還可與許多RNA序列與蛋白結合,參與許多其他基因表現機制。轉譯時起始時PABP結合多腺苷酸尾後,可和與mRNA5端結合的起始因子eIF4G結合,令mRNA形成一環狀結構,促進43S前起始複合物的結合以開始轉譯[1];轉譯終止時PABP可能與eRF3英語eRF3結合以促進終止[2]RNA干擾途徑中RNA誘導沉默複合體(miRISC)與mRNA的3'非轉譯區結合後,GW182英語GW182可與PABP和CCR4-Not複合體英語CCR4-Not結合,促進mRNA脫腺苷酸(deadenylation)[2]。另外PABP也調控無義介導的mRNA降解(NMD)途徑,當PABP和終止密碼子距離接近時其可與釋放因子結合而維持mRNA的穩定,當mRNA中提早出現終止密碼子時,PABP與終止密碼子距離較遠,釋放因子改與Upf1英語Upf1結合以啟動NMD途徑,抑制轉譯並將mRNA降解[2][3]。在細胞核中PABP參與多腺苷酸尾合成的反應,mRNA轉錄結束後,CPSF會與mRNA上的多腺苷酸尾信號和PABP、多聚腺苷酸聚合酶英語Polynucleotide adenylyltransferase等蛋白結合,促進後者合成多腺苷酸尾,PABP可與新生成的多腺苷酸尾結合以保護mRNA不被降解[4][2]

胚胎發育早期細胞中尚無轉錄進行,只轉譯既有的mRNA,這些mRNA的多腺苷酸尾受到精密調控,有些mRNA會失去多腺苷酸尾而被降解,有些則mRNA則會在細胞質中由GLD-2英語GLD-2等多聚腺苷酸聚合酶加上新的多腺苷酸尾,PABP也參與此過程,可與細胞質中mRNA上的多腺苷酸化複合體結合,促進多腺苷酸化進行[2][5]

單細胞真核生物一般僅有一種PABP;脊椎動物細胞質中有四種PABP,細胞核中則有一種(例如人類的PABP為PABPN1PABPC1英語PABPC1PABPC3英語PABPC3PABPC4英語PABPC4PABPC5英語PABPC5,人類的罕見疾病眼咽型肌營養不良英語oculopharyngeal muscular dystrophy(OPMD)即是PABPN1基因突變造成[6][7]。);阿拉伯芥細胞質中有八種PABP,細胞核中則有一種[2]

當細胞被輪狀病毒感染時,病毒的NSP3蛋白英語NSP3 (rotavirus)會與mRNA上的eIF4G結合,而阻止PABP與之結合,進而抑制宿主細胞mRNA的轉譯,而病毒自身的mRNA3端則可和NSP3結合,因而可正常轉譯[8][9]

參考文獻

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  1. ^ Park EH, Walker SE, Lee JM, Rothenburg S, Lorsch JR, Hinnebusch AG. Multiple elements in the eIF4G1 N-terminus promote assembly of eIF4G1•PABP mRNPs in vivo.. EMBO J. 2011, 30 (2): 302–16. PMC 3025458可免費查閱. PMID 21139564. doi:10.1038/emboj.2010.312. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Goss DJ, Kleiman FE. Poly(A) binding proteins: are they all created equal?. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2013, 4 (2): 167–79. PMC 3580857可免費查閱. PMID 23424172. doi:10.1002/wrna.1151. 
  3. ^ Mühlemann O. Recognition of nonsense mRNA: towards a unified model.. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 3): 497–501. PMID 18481988. doi:10.1042/BST0360497. 
  4. ^ Kühn U, Gündel M, Knoth A, Kerwitz Y, Rüdel S, Wahle E. Poly(A) tail length is controlled by the nuclear poly(A)-binding protein regulating the interaction between poly(A) polymerase and the cleavage and polyadenylation specificity factor.. J Biol Chem. 2009, 284 (34): 22803–14. PMC 2755688可免費查閱. PMID 19509282. doi:10.1074/jbc.M109.018226. 
  5. ^ Radford HE, Meijer HA, de Moor CH. Translational control by cytoplasmic polyadenylation in Xenopus oocytes.. Biochim Biophys Acta. 2008, 1779 (4): 217–29. PMC 2323027可免費查閱. PMID 18316045. doi:10.1016/j.bbagrm.2008.02.002. 
  6. ^ OMIM Entry - # 164300 - OCULOPHARYNGEAL MUSCULAR DYSTROPHY; OPMD. www.omim.org. [2016-05-29]. (原始內容存檔於2021-05-08). 
  7. ^ Reference, Genetics Home. oculopharyngeal muscular dystrophy. Genetics Home Reference. [2016-05-28]. (原始內容存檔於2020-09-24). 
  8. ^ Piron, M; Vende, P; Cohen, J; Poncet, D. Rotavirus RNA-binding protein NSP3 interacts with eIF4GI and evicts the poly(A) binding protein from eIF4F. The EMBO Journal. 1998, 17 (19): 5811–21. PMC 1170909可免費查閱. PMID 9755181. doi:10.1093/emboj/17.19.5811. 
  9. ^ Gratia, M. Rotavirus NSP3 Is a Translational Surrogate of the Poly(A) Binding Protein-Poly(A) Complex.. Journal of Virology. Sep 2015, 89 (17): 8773–82. PMC 4524085可免費查閱. PMID 26063427. doi:10.1128/JVI.01402-15.