最佳的细胞功能需要在生物分子的合成和降解之间达到良好的平衡。自噬是细胞降解和循环利用其自身成分的过程，有助于清理和维持细胞的内部环境并确保细胞过程的平稳运行。当细胞受到诸如营养剥夺之类的压力时，强烈地诱导自噬，在这种条件下细胞通过分解不需要的细胞物质来提供营养。

自噬底物被递送到酵母的液泡或哺乳动物的溶酶体中，在被称为“自噬体”的双膜囊泡中降解。自噬最初被认为是一种非选择性过程，它随机分离细胞质中的底物，但研究报告称，某些细胞成分，例如蛋白质的一个子集和受损或多余的细胞器，是通过选择性分离出来的。

与这种公认的通过自噬作用的细胞器和蛋白质靶向相比，RNA是否受到自噬，以及是否被选择性降解的问题仍未得到解答。

东京工业大学和日本化学研究所的研究人员在最新研究中，对信使RNA（mRNA）自噬引起的优先降解进行了详细分析，信使RNA包含制造细胞蛋白和结合蛋白核糖体所需的信息。

这一成果公布在Nature Communications杂志上，领导这一研究的是2016年诺贝尔生理学或医学奖得主Yoshinori Ohsumi教授，他曾因因其在自噬领域的开创性工作而荣获2016年诺贝尔生理学或医学奖，他解释了该小组的发现，并指出：“我们以前已经证明RNA通过在酵母细胞中被液泡状核酸酶降解的细胞会发生自噬。但是，自噬是否会优先降解RNA的问题仍然没有解决。这个难以解决的问题是该项目的出发点。”

由于积累在液泡中的RNA被核酸酶Rny1酶促降解，因此他们首先构建了一种缺乏该酶的酵母菌株。使用该菌株，研究人员能够分离并鉴定在液泡中积累的RNA。接下来，他们使用了已知能诱导自噬的雷帕霉素药物来评估诱导自噬时传递到Rny1缺陷细胞液泡中的mRNA的独特特征。至关重要的是，他们发现自噬介导的将mRNA传递至液泡本质上是选择性的，而不是随机的。

然后，研究人员通过对这些细胞中mRNA的类型进行广泛分析来鉴定不同的mRNA种类，从而确定“vacuole-enriched”和“vacuole-depleted” mRNA。有趣的是，管家mRNA（例如编码参与氨基酸生物合成的蛋白质的mRNA）最有可能被传递到液泡中。相反，主要在液泡耗尽的mRNA部分中检测到合成具有调节功能的蛋白质（例如蛋白激酶）所需的mRNA。

此外，他们证明正在进行翻译的mRNA被传递至液泡，这被认为是翻译依赖的过程。此外，雷帕霉素治疗后持久的核糖体-mRNA关联也被发现是自噬介导降解过程中液泡mRNA传递的关键决定因素。

Ohsumi教授强调了自噬在基因调控中的重要性，他说：“我们的研究结果表明，自噬可调节翻译步骤中的mRNA降解，从而使从核糖体相关的mRNA迅速而敏感地转换为mRNA的表达，这对有效地应对压力至关重要。因此，随着细胞适应新条件，通过自噬优先降解核糖体-mRNA很有可能决定单个mRNA的命运。”

（生物通：万纹）

原文标题：

Selectivity of mRNA degradation by autophagy in yeast

http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-22574-6