Wiki FKKT - User contributions [en]

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-12T10:41:13Z

Neža Uršič: /* Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Modifikacije baz mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F, ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].

==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima tudi protein G3BP – RBP, ki omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov[2]. Z dimerizacijo prek N-končne domene tvori homodimere. Intrinzično neurejeno regijo, ki sledi dimerizacijski domeni, lahko razdelimo na dva dela: IDR1, močno negativno nabito in zelo kislo regijo, ter IDR2, ki je rahlo pozitivno nabita. Na C-koncu proteina najdemo domeno za vezavo na RNA, sestavljeno iz stabilnega RNA-prepoznavnega motiva in neurejene regije IDR3, ki je prav tako pozitivno nabita. Pri nizkih koncentracijah RNA prevladujejo intramolekularne interakcije med IDR1 in IDR3, kar predstavlja zaprto konformacijo homodimera. Ob povišani koncentraciji RNA ta izpodrine IDR1 in se veže na IDR3, kar povzroči, da homodimer preide v odprto konformacijo, ki omogoča fazno separacijo[3]. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev posredno prek inaktivacije eIF4A[2].

==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana, kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo. Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Yang, C. Mathieu, R.-M. Kolaitis, P. Zhang, J. Messing, U. Yurtsever, Z. Yang, J. Wu, Y. Li, Q. Pan idr.: G3BP1 Is a Tunable Switch that Triggers Phase Separation to Assemble Stress Granules. Cell 2020, 181, 325-345.e28. DOI: 10.1016/j.cell.2020.03.046

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-12T06:47:03Z

Neža Uršič: /* Viri */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F, ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].

==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima tudi protein G3BP – RBP, ki omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov[2]. Z dimerizacijo prek N-končne domene tvori homodimere. Intrinzično neurejeno regijo, ki sledi dimerizacijski domeni, lahko razdelimo na dva dela: IDR1, močno negativno nabito in zelo kislo regijo, ter IDR2, ki je rahlo pozitivno nabita. Na C-koncu proteina najdemo domeno za vezavo na RNA, sestavljeno iz stabilnega RNA-prepoznavnega motiva in neurejene regije IDR3, ki je prav tako pozitivno nabita. Pri nizkih koncentracijah RNA prevladujejo intramolekularne interakcije med IDR1 in IDR3, kar predstavlja zaprto konformacijo homodimera. Ob povišani koncentraciji RNA ta izpodrine IDR1 in se veže na IDR3, kar povzroči, da homodimer preide v odprto konformacijo, ki omogoča fazno separacijo[3]. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev posredno prek inaktivacije eIF4A[2].

==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Yang, C. Mathieu, R.-M. Kolaitis, P. Zhang, J. Messing, U. Yurtsever, Z. Yang, J. Wu, Y. Li, Q. Pan idr.: G3BP1 Is a Tunable Switch that Triggers Phase Separation to Assemble Stress Granules. Cell 2020, 181, 325-345.e28. DOI: 10.1016/j.cell.2020.03.046

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-12T06:45:06Z

Neža Uršič: /* Vloga G3BP v stresnih granulah */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F, ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].

==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima tudi protein G3BP – RBP, ki omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov[2]. Z dimerizacijo prek N-končne domene tvori homodimere. Intrinzično neurejeno regijo, ki sledi dimerizacijski domeni, lahko razdelimo na dva dela: IDR1, močno negativno nabito in zelo kislo regijo, ter IDR2, ki je rahlo pozitivno nabita. Na C-koncu proteina najdemo domeno za vezavo na RNA, sestavljeno iz stabilnega RNA-prepoznavnega motiva in neurejene regije IDR3, ki je prav tako pozitivno nabita. Pri nizkih koncentracijah RNA prevladujejo intramolekularne interakcije med IDR1 in IDR3, kar predstavlja zaprto konformacijo homodimera. Ob povišani koncentraciji RNA ta izpodrine IDR1 in se veže na IDR3, kar povzroči, da homodimer preide v odprto konformacijo, ki omogoča fazno separacijo[3]. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev posredno prek inaktivacije eIF4A[2].

==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Ivanov, N. Kedersha, P. Anderson: Stress Granules and Processing Bodies in Translational Control. Cold Spring Harb Perspect Biol 2019, 11, a032813. DOI: 10.1101/cshperspect.a032813

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-12T06:44:51Z

Neža Uršič: /* Nekanonične stresne granule */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F, ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].

==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima tudi protein G3BP – RBP, ki omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov[2]. Z dimerizacijo prek N-končne domene tvori homodimere. Intrinzično neurejeno regijo, ki sledi dimerizacijski domeni, lahko razdelimo na dva dela: IDR1, močno negativno nabito in zelo kislo regijo, ter IDR2, ki je rahlo pozitivno nabita. Na C-koncu proteina najdemo domeno za vezavo na RNA, sestavljeno iz stabilnega RNA-prepoznavnega motiva in neurejene regije IDR3, ki je prav tako pozitivno nabita. Pri nizkih koncentracijah RNA prevladujejo intramolekularne interakcije med IDR1 in IDR3, kar predstavlja zaprto konformacijo homodimera. Ob povišani koncentraciji RNA ta izpodrine IDR1 in se veže na IDR3, kar povzroči, da homodimer preide v odprto konformacijo, ki omogoča fazno separacijo[4]. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev posredno prek inaktivacije eIF4A[2].

==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Ivanov, N. Kedersha, P. Anderson: Stress Granules and Processing Bodies in Translational Control. Cold Spring Harb Perspect Biol 2019, 11, a032813. DOI: 10.1101/cshperspect.a032813

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-12T06:44:26Z

Neža Uršič: /* Vloga G3BP v stresnih granulah */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F[3], ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].
==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima tudi protein G3BP – RBP, ki omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov[2]. Z dimerizacijo prek N-končne domene tvori homodimere. Intrinzično neurejeno regijo, ki sledi dimerizacijski domeni, lahko razdelimo na dva dela: IDR1, močno negativno nabito in zelo kislo regijo, ter IDR2, ki je rahlo pozitivno nabita. Na C-koncu proteina najdemo domeno za vezavo na RNA, sestavljeno iz stabilnega RNA-prepoznavnega motiva in neurejene regije IDR3, ki je prav tako pozitivno nabita. Pri nizkih koncentracijah RNA prevladujejo intramolekularne interakcije med IDR1 in IDR3, kar predstavlja zaprto konformacijo homodimera. Ob povišani koncentraciji RNA ta izpodrine IDR1 in se veže na IDR3, kar povzroči, da homodimer preide v odprto konformacijo, ki omogoča fazno separacijo[4]. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev posredno prek inaktivacije eIF4A[2].

==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Ivanov, N. Kedersha, P. Anderson: Stress Granules and Processing Bodies in Translational Control. Cold Spring Harb Perspect Biol 2019, 11, a032813. DOI: 10.1101/cshperspect.a032813

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-11T18:18:42Z

Neža Uršič: /* Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah */

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG[2].

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F[3], ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].
==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima protein G3BP, ki z intrinzično neurejenimi regijami omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev, neposredno ali posredno prek inaktivacije eIF4A[2].
==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Ivanov, N. Kedersha, P. Anderson: Stress Granules and Processing Bodies in Translational Control. Cold Spring Harb Perspect Biol 2019, 11, a032813. DOI: 10.1101/cshperspect.a032813

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-11T10:56:36Z

Neža Uršič:

=Uvod=
Stresne granule (SG) so brezmembranski ribonukleoproteinski delci (RNP), ki jih najdemo v citosolu evkariontskih celic. Večinoma so zgrajene iz mRNA molekul, katerih translacija je bila preprečena. Vsebujejo tudi številne iniciacijske faktorje, RNA-vezavne proteine (RBP) ter proteine, ki se na RNA ne vežejo. Pomembne so, ker vplivajo na lokalizacijo in translacijo mRNA molekul, prav tako pa lahko mutacije, ki povečajo njihovo izražanje povzročijo nekatere nevrodegenerativne bolezni[1].

Do oblikovanja stresnih granul pride zaradi povečane količine prostih neprevavajočih se mRNA molekul v citosolu, kar je večinoma povezano s prisotnostjo stresa v okolju celice. Stres lahko povzročijo radiacija, zdravila ali druge kemijske spojine, virusne infekcije, pomanjkanje hranil … Te različne stresne situacije večinoma vodijo v celostno reprogramiranje izražanja genov, saj na splošno inhibirajo translacijo, povečajo pa translacijo tistih mRNA, katerih nastali proteini omogočajo prilagajanje na stres[2].
=Sestava=
Zgradba stresnih granul je kompleksna in precej raznolika, saj je odvisna od pogojev nastanka. Sestavljene so iz dveh plasti, v notranjosti je del z večjo koncentracijo proteinov in mRNA, okrog pa manj koncentriran in dinamičen ovoj. Proteini v granulah so raznoliki, približno 50% vseh proteinov se veže na RNA, ostali pa se na RNA ne vežejo, ampak so na primer encimi, ki uvajajo posttranslacijske modifikacije ali metabolični encimi. V granulah so lahko prisotne tudi nekatere glavne komponente signalnih poti, kar kaže na to, da lahko oblikovanje stresnih granul spremeni signalizacijo. Granule so dinamične strukture, ki se v celici lahko zlivajo in premikajo po citosolu. Ko opravijo svojo nalogo, jih celica razgradi z avtofagijo ali pa razpadejo, kar omogoča, da se mRNA molekule lahko ponovno prevajajo[1].
==mRNA v stresnih granulah==
Za oblikovanje SG so ključnega pomena tudi mRNA molekule, ki predstavljajo kar 78-90% stresnih granul. V prisotnosti stresa se zaradi velike količine prostih mRNA povečajo RNA-RNA interakcije, kar dodatno spodbuja njihovo kondenzacijo v granule. Kljub temu da so v stresnih granulah opazili veliko različnih mRNA molekul, so ugotovili, da je v večjih količinah prisotnih le okrog 10% vrst celotne celične mRNA. To kaže, da SG ne vplivajo na translacijo v celicah globalno, temveč bolj specifično na tiste mRNA, ki agregirajo v stresnih granulah. Prav tako so odkrili, da so mRNA molekule, ki se nahajajo v SG večinoma daljše in imajo manjšo translacijsko učinkovitost[2].
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
Na sortiranje mRNA v obdobjih stresa vplivajo tudi specifične kemijske modifikacije njihovih baz. Med njimi je najpogostejša in najpomembnejša modifikacija m6A. mRNA z m6A modifikacijo prepozna YTHDF, ki se s svojo YTH domeno veže na m6A. YTHDF ob prisotnosti m6A zviša učinkovitost translacije ter vsebuje zaporedja z nizko kompleksnostjo, kar omogoča fazno ločevanje v SG. Ker je fazno ločevanje bistveno okrepljeno ob prisotnosti mRNA, ki vsebuje več m6A modifikacij, se ob stresu, ko je translacija ustavljena, lahko povezava YTHDF z mRNA olajša nastanek SG. Protein, ki ima poleg YTHDF vlogo pri translaciji in kondenzaciji RNA, je FMRP. Z inaktivacijo eIF4F zavira iniciacijo translacije, hkrati pa tudi onemogoča elongacijo. FMRP se prav tako veže na m6A modificirano mRNA, vendar od te vezave ni popolnoma odvisen tako kot YTHDF. Zato verjetno FMRP in YTHDF tekmujeta za vezavo na m6A-RNA, kar pojasnjuje njuni nasprotni vlogi pri translacijski aktivaciji oziroma represiji. FMRP se lahko veže tudi na nemodificirane regije m6A-mRNA, a take povezave, za razliko od povezave na modificirane regije, ne omogočajo fazne separacije[2].
=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
SG lahko nastanejo po dveh glavnih poteh – kot kanonične ali nekanonične SG.
==Kanonične stresne granule==
Kanonične SG se najpogosteje tvorijo kot posledica fosforilacije eIF2α, ki je del ternarnega kompleksa (eIF2.GTP.Met-tRNAᵢMet), ključnega za iniciacijo translacije. Fosforilacija eIF2α na serinu 51, ki jo sprožijo zaradi stresa aktivirane kinaze, povzroči nastanek nefunkcionalnega ternarnega kompleksa. Posledično se tvorijo nefunkcionalni 43S in 48S kompleksi, ki se ne morejo pretvoriti v aktivni 80S kompleks. To vodi v kopičenje zastalih 48S kompleksov, kar povzroči, da ribosomom zmanjka mRNA. Ker ti zastali kompleksi predstavljajo eno izmed komponent SG, skupaj z RBP-ji, ki omogočajo nukleacijo, povzročijo nastanek SG. Poleg tega lahko fosforiliran eIF2α povzroči tudi odpadanje ribosomov iz mRNA med elongacijo, kar poveča količino prostih, neprevedenih mRNA, ki dodatno prispevajo k tvorbi SG. Kanonične SG pa lahko nastanejo tudi neodvisno od fosforilacije eIF2α, če pride do inhibicije tvorbe ternarnega kompleksa z drugimi mehanizmi[2].
==Nekanonične stresne granule==
Nekanonične oziroma atipične SG nastanejo neodvisno od eIF2α in so posledica sprememb v kompleksu eIF4F[3], ki sodeluje pri začetku translacije z vezavo na 5’ kapo mRNA. Kompleks eIF4F sestavljajo eIF4E (omogoča vezavo na kapo), eIF4A (odvije sekundarne strukture na 5' neprevajajoči regiji mRNA) in ogrodni eIF4G. Čeprav vsi trije iniciacijski faktorji sodelujejo pri iniciaciji translacije, imajo med stresom različne vloge pri regulaciji SG. Medtem ko eIF4E in eIF4G spodbujata nastanek SG, eIF4A deluje ravno nasprotno, saj s svojo helikazno aktivnostjo preprečuje kondenzacijo RNA. Zanimivo je, da lahko določeni inhibitorji spremenijo funkcijo eIF4A tako, da ta stabilno veže mRNA in s tem prepreči skeniranje 40S podenote, kar vodi v blokado iniciacije in nastanek SG[2].
==Vloga G3BP v stresnih granulah==
Pomembno vlogo pri nukleaciji SG ima protein G3BP, ki z intrinzično neurejenimi regijami omogoča fazno separacijo in tvorbo kondenzatov. G3BP prav tako spodbuja kondenzacijo neprevedenih RNP-jev, neposredno ali posredno prek inaktivacije eIF4A[2].
==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
Nekanonične SG se pogosto tvorijo ob stresih, kot so hipoksija, pomanjkanje ATP ali ob okužbi s poliovirusom prek inaktivacije mTORC1 kinaze, kar vodi do kopičenja hipofosforiliranega 4EBP1. Ta tekmuje z eIF4G za vezavo na eIF4E, kar zmanjša tvorbo aktivnega eIF4F kompleksa, posledično pa nastanejo SG. Znižana raven ATP dodatno zmanjša vezavo eIF4A na RNA, kar spodbuja kondenzacijo RNA. Medtem ko hipofosforilacija 4EBP1 spodbuja nastanek nekanoničnih SG, pa hkrati s svojim vplivom na stabilnost eIF4F posredno vpliva na zmanjšan nastanek kanoničnih SG[2].
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
Vloga stresnih granul pri regulaciji translacije še vedno ni popolnoma razjasnjena. Številne študije potrjujejo, da SG delujejo kot mesta za časovno regulacijo inhibicije translacije določenih mRNA. Novejše študije na celicah brez proteina G3BP pa kažejo, da se globalna inhibicija translacije zgodi tudi v odsotnosti granul, kar odpira vprašanje, če sta tvorba SG in translacijska represija morda ločena procesa[2].
==Časovna regulacija translacije==
Primer časovne regulacije SG je bil opažen pri inhibitornih imunskih kontrolnih točkah T-limfocitov ki se, ko se kopičijo v SG ne prevajajo, prevajati in izražati pa se začnejo, ko se SG razgradijo[4]. Nasprotno se proteini toplotnega šoka (Hsp) med stresom ne kopičijo v granulah, kar jim omogoča, da se takrat lahko prevajajo. Kljub temu da proteini toplotnega šoka ne agregirajo s proteinom G3BP1, ta vseeno vpliva na regulacijo njihove translacije. G3BP1 deluje kot translacijski represor za Hsp, njegova odsotnost pa vodi v močno povečano ekspresijo Hsp. SG lahko na translacijo Hsp vplivajo tudi tako, da ujamejo proteine, ki bi sicer spodbujali translacijo Hsp. Stresne granule v primeru aktivacijskega transkripcijskega faktorja 4 (ATF4) preprečujejo prekomerno izražanje ATF4 tako, da se del ATF4 med stresom shrani v SG. Del, ki se shrani v SG naj bi bil del z m6A modifikacijo. Mehanizem metilacije in demetilacije v povezavi z agregacijo v SG bi lahko bil ključen za celično uravnavanje ravni ATF4 med stresom[2].
==Skupki znotraj stresnih granul==
Translacijo, stabilnost in modifikacije mRNA bi lahko neodvisno uravnavali RNP kompleksi, ki se nahajajo v ločenih skupkih znotraj SG. Mehanizem, po katerem se mRNA usmerjajo v različne skupke znotraj SG, bi lahko bil povezan z m6A modifikacijami. Kot že omenjeno, pri razvrščanju mRNA v granule sodelujeta proteina YTHDF3 in G3BP1. Prvi prepozna m6A modifikacijo, drugi pa veže nemodificirano mRNA. m6A-nemodificirana mRNA se tako poveže s proteinom G3BP1 v jedru stresne granule, medtem ko se m6A -modificirana mRNA v skupke združi s proteinom YTHDF3 in se nahajajo v bolj dinamičnem ovoju SG[2].
==Translacija znotraj granul==
Z metodami, ki omogočajo opazovanje translacije in vivo so ugotovili, da znotraj SG poteka tudi določena stopnja translacije, kar je v nasprotju s prepričanjem, da so SG območja brez kakršnekoli translacijske aktivnosti. Velika večina mRNA v SG je dejansko translacijsko utišana, 1 do 2% molekul mRNA pa ohranja signal nastajajočih peptidnih verig. V SG se lahko prevaja tako mRNA, katere translacija je med stresom v citoplazmi povečana (ATF4), kot tudi mRNA, katerih proteini se med stresom nizko izražajo (5’TOP). Glede na rezultate teh raziskav okolje SG ni popolnoma neprepustno za ribosome, ampak se lahko v SG povežejo tudi mRNA, ki so še vedno vezane na polisome[2].
=Zaključek=
Razumevanje mehanizmov nastajanja stresnih granul in njihovega vpliva na translacijo je pomembno tudi za razvoj novih terapevtskih pristopov, saj tarčno usmerjanje komponent SG, predvsem G3BP1[5], predstavlja obetavno možnost za razvoj načinov zdravljenja nevrodegenerativnih bolezni in raka.
=Viri=
[1] D. S. W. Protter, R. Parker: Principles and Properties of Stress Granules. Trends in Cell Biology 2016, 26, 668–679. DOI: 10.1016/j.tcb.2016.05.004

[2] P. Adjibade, R. Mazroui: Stress granules: stress-induced cytoplasmic mRNPs compartments linked to mRNA translational regulatory pathways. Front. RNA Res. 2023, 1, 1226610. DOI: 10.3389/frnar.2023.1226610

[3] P. Ivanov, N. Kedersha, P. Anderson: Stress Granules and Processing Bodies in Translational Control. Cold Spring Harb Perspect Biol 2019, 11, a032813. DOI: 10.1101/cshperspect.a032813

[4] D.-M. Franchini, O. Lanvin, M. Tosolini, E. Patras De Campaigno, A. Cammas, S. Péricart, C.-M. Scarlata, M. Lebras, C. Rossi, L. Ligat idr.: Microtubule-Driven Stress Granule Dynamics Regulate Inhibitory Immune Checkpoint Expression in T Cells. Cell Reports 2019, 26, 94-107.e7. DOI: 10.1016/j.celrep.2018.12.014

[5] H. Zhou, J. Luo, K. Mou, L. Peng, X. Li, Y. Lei, J. Wang, S. Lin, Y. Luo, L. Xiang: Stress granules: functions and mechanisms in cancer. Cell Biosci 2023, 13, 86. DOI: 10.1186/s13578-023-01030-6

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-10T06:26:01Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
==mRNA v stresnih granulah==
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
==Kanonične stresne granule==
==Nekanonične stresne granule==
==Vloga G3BP v stresnih granulah==
==Vloga hipofosforiliranega 4EBP1 pri nastanku stresnih granul==
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
==Časovna regulacija translacije==
==Translacija znotraj granul==
=Zaključek=
=Viri=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T13:46:42Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
==mRNA v stresnih granulah==
==Posttranslacijske modifikacije mRNA v stresnih granulah==
=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
==Časovna regulacija translacije==
==Translacija znotraj granul==
=Zaključek=
=Viri=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T13:20:29Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=

=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
=Zaključek=
=Viri=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:13:58Z

Neža Uršič:

Talk:Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:12:32Z

Neža Uršič: Created page with "Povzetek smo napisale vse skupaj."

Povzetek smo napisale vse skupaj.

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:11:27Z

Neža Uršič:

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:10:05Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
=Vloga stresnih granul pri translaciji=
=Zaključek=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:09:46Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
=Nastanek kanoničnih in nekanoničnih stresnih granul=
=Vloga stresnih granul pri translaciji=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:06:57Z

Neža Uršič:

=Uvod=
==podnaslov==
=Sestava=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:06:30Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
1. zgradba

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T11:00:12Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T10:59:24Z

Neža Uršič:

=Uvod=
=Sestava=
==RNA==

Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul

2026-04-09T10:58:52Z

Neža Uršič: Created page with "=Uvod= =Sestava="

=Uvod=
=Sestava=

Nukleoproteinski kompleksi

2026-04-09T10:53:21Z

Neža Uršič:

Seminarji pri Molekularni biologiji v študijskem letu 2025/26 obravnavajo področje nukleoproteinskih kompleksov, torej povezave med proteini in nukleinskimi kislinami, ki niso zgolj interakcije po principu encim-substrat ali protein-matrica. Zaradi vezave proteina pride do spremembe delovanja nukleinske kisline ali njene topologije, možni pa so tudi drugi scenariji v celici in organizmu. Predstavili bomo nastanek tovrstnih kompleksov, njihovo dinamiko in delovanje pri bakterijah in evkariontih.

Naslovi seminarskih tem so navedeni na spodnjem seznamu.

Vse teme temeljijo na preglednih člankih, kar pomeni, da obravnavajo zaključene tematike, na katerih je bilo opravljenega že veliko dela. Zato praviloma vsako temo obdelajo po trije študenti. Vsaka skupina mora pripraviti povzetek seminarja z vsaj 1200 besedami in ne več kot 1600 besedami in ga objaviti na tem wikiju. Povzetek ne vsebuje slikovnega gradiva, lahko pa vključuje povezave do slik in videov na spletu. Navedite do 5 ključnih virov (ti ne štejejo v vsoto 1200–1600 besed), ki ste jih uporabili. Če izjemoma seminar pripravita dva študenta, je obseg povzetka 1000-1200 besed, če je študent sam, pa 700-900 besed.

Vsaka skupina mora objaviti povzetek seminarja na wikiju najkasneje 24 h pred predstavitvijo svojega seminarja. Kateri del povzetka je napisal kdo, navedite v zavihku 'discussion'. Predstavitev naj bo dolga 20-25 minut, temu pa bo sledila razprava (5-10 minut). Vsak član skupine mora predstaviti en del seminarja, pri čemer mora biti delo enakomerno razdeljeno med vse. Osredotočite se na osnovno temo, ki ste si jo izbrali, in vključite le malo splošnega uvoda. Če seminar predstavljata dva študenta, imata na voljo 15-20 minut, če je študent sam, pa 10-12 minut.

Seminarske predstavitve bodo potekale med 13. aprilom in 4. majem 2026. V tem času ne bo klasičnih predavanj, torej bodo tako ponedeljkovi kot sredini termini namenjeni seminarjem.

Vsebina seminarjev je izpitna snov. Iz teme seminarjev je ~10 % vprašanj na izpitu (oz. ~10 % točk dobite za odgovore iz snovi seminarjev).

Razdelitev seminarjev je potekala v okolju Google Drive, kjer so (bile) navedene povezave do izhodiščnih člankov, s katerimi lahko začnete iskanje literature. Večinoma navedeni viri ne zadoščajo, da bi pripravili kvaliteten 20-minutni seminar, zato boste morali pregledati tudi nekaj primarnih virov (raziskovalnih člankov), ki jih boste poiskali sami oz. jih boste našli citirane v preglednih člankih. Hkrati je možno, da so izšli še novejši pregledni članki, ki naj imajo prednost pred starejšimi. Vaši seminarji naj se osredotočijo na osnovno temo iz naslova in naj nimajo dolgih splošnih uvodov. Seminarji si bodo namreč sledili dokaj hitro eden za drugim, nekatere teme pa so med seboj vsebinsko povezane.

Ko boste pripravljali povzetek, naslov izbrane teme, ki ga vpišete na spodnji seznam, povežite z novo wiki stranjo, ki bo vsebovala povzetek. Na koncu besedila povzetka (pod viri) v novo vrstico dodajte oznako: <nowiki>[[Category:SEM]] [[Category:BMB]]</nowiki>. Primer, kako so bili urejeni seminarji lani, si lahko ogledate na strani [https://wiki.fkkt.uni-lj.si/index.php/Molekularna_biologija_RNA Molekularna biologija RNA].

Seznam tem in referenti:

13. april: 
* [[R-zanke in G-kvadrupleksi pri organizaciji genoma in transkripciji]] (Bine Bedjanič, Žiga Černoša)
* [[Nastanek, sestava in delovanje stresnih granul]] (Neža Uršič, Tjaša Prevodnik, Manja Kokol)
* tema 3
* tema 4

15. april: 
* tema 5
* tema 6
* tema 7

20. april: 
* tema 8
* tema 9
* tema 10
* tema 11

22. april: 
* tema 12
* tema 13
* tema 14

4. maj: 
* tema 15

Povzetki seminarjev 2025/26

2025-10-31T12:36:50Z

Neža Uršič: /* Povzetki seminarjev */

== Povzetki seminarjev ==
{| class="wikitable"
! študent !! naslov seminarja !! povzetek seminarja
|-
| Sojer, Peter || || |
|-
| Vertnik, Tadej || Proteinska fosfataza 1 pod nadzorom SDS22 in inhibitorja-3 || Proteinska fosfataza 1 (PP1), prisotna v vseh evkariontskih celicah, katalizira velik del defosforilacij serinskih (Ser) in treoninskih (Thr) aminokislinskih ostankov v proteinih. Sodeluje v številnih signalnih poteh in drugih celičnih procesih. Strogo jo regulirajo številni regulatorni interaktorji proteinske fosfataze ena (RIPPO). Dva najpogosteje izražena sta supresor-Dis2-številka 2 (SDS22) in inhibitor-3 (I3). Omenjena regulatorna interaktorja proteinske fosfataze ena (RIPPO) tvorita trojni kompleks s proteinsko fosfatazo 1 (PP1). Njuna delecija vodi do fenotipov mitotske zaustavitve, kar je lahko za nekatere organizme smrtonosno. Funkcija supresorja-Dis2-številka 2 (SDS22) in inhibitorja-3 (I3) je že desetletja neznanka. V preteklosti sta bila SDS22 in I3 poznana zgolj kot aktivatorja in inhibitorja PP1. V minulih letih pa so znanstveniki prišli do podrobnejših ugotovitev o kompleksni večstopenjski vlogi SDS22 in I3 v življenjskem ciklu PP1. Sodelujeta namreč pri stabilizaciji in aktivaciji novih PP1, translokaciji PP1 v jedro in tudi shranjevanju PP1 za ponovno uporabo pri tvorbi holoencimov. Obstoječe študije nakazujejo, da SDS22 in I3 služita tudi kot lovilca PP1 za proteolitsko degradacijo. Predstavljene bodo posamezne in medsebojne interakcije PP1, SDS22 in I3. ||
|-
| Grošelj, Kristina ||VPLIV SONČNE SVETLOBE NA SIGNALNE POTI
||Sončna svetloba je nekaj, s čimer se vsi vsakodnevno srečujemo, ampak le redko pomislimo, kako močno vpliva na celice v naši koži. Koža ni le pasivna pregrada, ampak je aktiven organ, ki zaznava svetlobo s pomočjo posebnih molekul. Najpomembnejši za zaznavanje svetlobe so opsini, ki so svetlobno občutljivi receptorji, ki delujejo podobno kot tisti v očeh, vendar so prisotni tudi v koži. Poleg opsinov sodelujejo še druge molekule, kot so kriptokromi, flavini, hemoproteini in melanin.Ob izpostavljenosti UVA-svetlobi se v keratinocitih aktivira opsin OPN3, ki sproži signalno kaskado preko G-proteinov. Ta vodi do sproščanja kalcija in aktivacije encimov, ki na koncu omogočijo nastanek melaninske kape, ki ščiti DNA pred UVA. Po drugi strani pa UVB in ROS sprožijo signalne poti, kot so MAPK in NF-κB, ki vodijo do razgradnje kolagena, vnetja in fotostaranja kože. Rdeča svetloba pa ima obraten učinek, saj preko mitohondrijev aktivira STAT3, ki spodbuja celjenje ran. Vse te poti kažejo, da sončna svetloba ni enoznačno dobra ali slaba, ampak sproža kompleksne odzive, ki so lahko ali pozitivni ali pa škodljivi, odvisno od količine in vrste svetlobe.
|
|-
| Korbar, Maruša || Osteoartroza: vloga signalne poti Wnt pri ravnovesju med regeneracijo in razgradnjo hrustanca || Osteoartroza je kronična, degenerativna bolezen sklepov, ki prizadene milijone ljudi po svetu in je glavni vzrok invalidnosti oziroma fizične oviranosti pri starejši populaciji. Njen razvoj je na biokemijskem nivoju posledica porušenega ravnovesja med sintezo in razgradnjo hrustančnega zunajceličnega matriksa. Ključno vlogo pri tem igrajo hondrociti, glavne celice sklepnega hrustanca. Njihova presnovna aktivnost je strogo uravnana, k čemur pomembno prispeva Wnt signalizacija. Ta vpliva na razvoj, diferenciacijo in preživetje hondrocitov ter uravnava ravnovesje med proliferacijo in zorenjem celic. V seminarski nalogi se osredotočam na potek signalnih poti in njihov vpliv. Kanonična Wnt/beta-kateninska pot nadzoruje izražanje genov, povezanih s sintezo kolagena, proteoglikanov in encimov za razgradnjo zunajceličnega matriksa. Nekanonične poti (Wnt/PCP in Wnt/ Ca2+) pa urejajo celično polariteto, komunikacijo med celicami in organizacijo tkiva. V zdravem hrustancu so te poti uravnotežene. Prekomerna aktivnost vodi v hipertrofijo hondrocitov, fibrozo in razgradnjo matriksa, medtem ko prenizka aktivnost zmanjšuje regeneracijske sposobnosti. Razumevanje mehanizma teh signalnih poti je zato pomembno za razvoj novih učinkovitih terapevtskih pristopov k zdravljenju osteoartroze. Eden izmed njih je zdravljenje z Lorecivivintom, ki je trenutno v tretji fazi kliničnega testiranja in pri testirancih kaže zelo obetavne rezultate. ||
|-
| Fink Ružič, Ema || || ||
|-
| Neloska, Nina || || ||
|-
| Bogataj, Tjaša || || ||
|-
| Uršič, Neža || Signalne poti kot ključni dejavniki pri razvoju motenj avtističnega spektra || Avtizem je zapletena razvojna motnja, ki je v zadnjih letih doživela velik porast. Pojavlja se v različnih stopnjah težavnosti, zato je del motenj avtističnega spektra. Povzroča težave s socialno komunikacijo, socialno interakcijo in težave na področju fleksibilnosti mišljenja. Ker je zelo kompleksna bolezen za njen pojav ne moremo določiti le enega samega razloga, temveč se pojavi zaradi interakcij genetskih, okolijskih in imunoloških dejavnikov. Med drugim so zelo pomembne različne signalne poti (wnt, mTOR in Notch) in sinaptične funkcije, katerih nepravilno delovanje lahko vodi do razvoja avtizma. Mutacije v wnt signalizaciji vodijo do prevelike proliferacije embrionalnih živčnih matičnih celic, prekomerno delovanje mTOR signalne poti pa povzroča povečano sintezo z avtizmom povezanih proteinov. Sinaptični proteini, ki skrbijo za pravilno delovanje sinaps in so povezani z avtizmom so nevroligini, nevreksini, kalcijevi in natrijevi kanalčki ter proteini SHANK. K razvoju simptomov avtizma lahko prispevajo tudi imunski dejavniki. Predvsem nepravilno delovanje in avtofagija mikroglija celic ter z njimi povezane notch signalizacije. Zaenkrat znanstveniki še niso odkrili zdravila oz. terapije, ki bi delovala celostno in bi izboljšala vse simptome avtizma. Zato je boljše razumevanje teh poti in njihovih mehanizmov pomembno za odkrivanje novih in učinkovitejših terapij, ki bi olajšale življenja mnogim osebam z motnjami avtističnega spektra. ||
|-
|}

Povzetki seminarjev 2025/26

2025-10-31T12:34:19Z

Neža Uršič: /* Povzetki seminarjev */

== Povzetki seminarjev ==
{| class="wikitable"
! študent !! naslov seminarja !! povzetek seminarja
|-
| Sojer, Peter || || |
|-
| Vertnik, Tadej || Proteinska fosfataza 1 pod nadzorom SDS22 in inhibitorja-3 || Proteinska fosfataza 1 (PP1), prisotna v vseh evkariontskih celicah, katalizira velik del defosforilacij serinskih (Ser) in treoninskih (Thr) aminokislinskih ostankov v proteinih. Sodeluje v številnih signalnih poteh in drugih celičnih procesih. Strogo jo regulirajo številni regulatorni interaktorji proteinske fosfataze ena (RIPPO). Dva najpogosteje izražena sta supresor-Dis2-številka 2 (SDS22) in inhibitor-3 (I3). Omenjena regulatorna interaktorja proteinske fosfataze ena (RIPPO) tvorita trojni kompleks s proteinsko fosfatazo 1 (PP1). Njuna delecija vodi do fenotipov mitotske zaustavitve, kar je lahko za nekatere organizme smrtonosno. Funkcija supresorja-Dis2-številka 2 (SDS22) in inhibitorja-3 (I3) je že desetletja neznanka. V preteklosti sta bila SDS22 in I3 poznana zgolj kot aktivatorja in inhibitorja PP1. V minulih letih pa so znanstveniki prišli do podrobnejših ugotovitev o kompleksni večstopenjski vlogi SDS22 in I3 v življenjskem ciklu PP1. Sodelujeta namreč pri stabilizaciji in aktivaciji novih PP1, translokaciji PP1 v jedro in tudi shranjevanju PP1 za ponovno uporabo pri tvorbi holoencimov. Obstoječe študije nakazujejo, da SDS22 in I3 služita tudi kot lovilca PP1 za proteolitsko degradacijo. Predstavljene bodo posamezne in medsebojne interakcije PP1, SDS22 in I3. ||
|-
| Grošelj, Kristina ||VPLIV SONČNE SVETLOBE NA SIGNALNE POTI
||Sončna svetloba je nekaj, s čimer se vsi vsakodnevno srečujemo, ampak le redko pomislimo, kako močno vpliva na celice v naši koži. Koža ni le pasivna pregrada, ampak je aktiven organ, ki zaznava svetlobo s pomočjo posebnih molekul. Najpomembnejši za zaznavanje svetlobe so opsini, ki so svetlobno občutljivi receptorji, ki delujejo podobno kot tisti v očeh, vendar so prisotni tudi v koži. Poleg opsinov sodelujejo še druge molekule, kot so kriptokromi, flavini, hemoproteini in melanin.Ob izpostavljenosti UVA-svetlobi se v keratinocitih aktivira opsin OPN3, ki sproži signalno kaskado preko G-proteinov. Ta vodi do sproščanja kalcija in aktivacije encimov, ki na koncu omogočijo nastanek melaninske kape, ki ščiti DNA pred UVA. Po drugi strani pa UVB in ROS sprožijo signalne poti, kot so MAPK in NF-κB, ki vodijo do razgradnje kolagena, vnetja in fotostaranja kože. Rdeča svetloba pa ima obraten učinek, saj preko mitohondrijev aktivira STAT3, ki spodbuja celjenje ran. Vse te poti kažejo, da sončna svetloba ni enoznačno dobra ali slaba, ampak sproža kompleksne odzive, ki so lahko ali pozitivni ali pa škodljivi, odvisno od količine in vrste svetlobe.
|
|-
| Korbar, Maruša || Osteoartroza: vloga signalne poti Wnt pri ravnovesju med regeneracijo in razgradnjo hrustanca || Osteoartroza je kronična, degenerativna bolezen sklepov, ki prizadene milijone ljudi po svetu in je glavni vzrok invalidnosti oziroma fizične oviranosti pri starejši populaciji. Njen razvoj je na biokemijskem nivoju posledica porušenega ravnovesja med sintezo in razgradnjo hrustančnega zunajceličnega matriksa. Ključno vlogo pri tem igrajo hondrociti, glavne celice sklepnega hrustanca. Njihova presnovna aktivnost je strogo uravnana, k čemur pomembno prispeva Wnt signalizacija. Ta vpliva na razvoj, diferenciacijo in preživetje hondrocitov ter uravnava ravnovesje med proliferacijo in zorenjem celic. V seminarski nalogi se osredotočam na potek signalnih poti in njihov vpliv. Kanonična Wnt/beta-kateninska pot nadzoruje izražanje genov, povezanih s sintezo kolagena, proteoglikanov in encimov za razgradnjo zunajceličnega matriksa. Nekanonične poti (Wnt/PCP in Wnt/ Ca2+) pa urejajo celično polariteto, komunikacijo med celicami in organizacijo tkiva. V zdravem hrustancu so te poti uravnotežene. Prekomerna aktivnost vodi v hipertrofijo hondrocitov, fibrozo in razgradnjo matriksa, medtem ko prenizka aktivnost zmanjšuje regeneracijske sposobnosti. Razumevanje mehanizma teh signalnih poti je zato pomembno za razvoj novih učinkovitih terapevtskih pristopov k zdravljenju osteoartroze. Eden izmed njih je zdravljenje z Lorecivivintom, ki je trenutno v tretji fazi kliničnega testiranja in pri testirancih kaže zelo obetavne rezultate. ||
|-
| Fink Ružič, Ema || || ||
|-
| Neloska, Nina || || ||
|-
| Bogataj, Tjaša || || ||
|-
| Uršič, Neža || Signalne poti kot ključni dejavniki pri razvoju motenj avtističnega spektra || Avtizem je zapletena razvojna motnja, ki je v zadnjih letih doživela velik porast. Pojavlja se v različnih stopnjah težavnosti, zato je del motenj avtističnega spektra. Povzroča težave s socialno komunikacijo, socialno interakcijo in težave na področju fleksibilnosti mišljenja. Ker je zelo kompleksna bolezen za njegov pojav ne moremo določiti le enega samega razloga, temveč se pojavi zaradi interakcij genetskih, okolijskih in imunoloških dejavnikov. Med drugim so zelo pomembne različne signalne poti (wnt, mTOR in Notch) in sinaptične funkcije, katerih nepravilno delovanje lahko vodi do razvoja avtizma. Mutacije v wnt signalizaciji vodijo do prevelike proliferacije embrionalnih živčnih matičnih celic, prekomerno delovanje mTOR signalne poti pa povzroča povečano sintezo z avtizmom povezanih proteinov. Sinaptični proteini, ki skrbijo za pravilno delovanje sinaps in so povezani z avtizmom so nevroligini, nevreksini, kalcijevi in natrijevi kanalčki ter proteini SHANK. K razvoju simptomov avtizma lahko prispevajo tudi imunski dejavniki. Predvsem nepravilno delovanje in avtofagija mikroglija celic ter z njimi povezane notch signalizacije. Zaenkrat znanstveniki še niso odkrili zdravila oz. terapije, ki bi delovala celostno in bi izboljšala vse simptome avtizma. Zato je boljše razumevanje teh poti in njihovih mehanizmov pomembno za odkrivanje novih in učinkovitejših terapij, ki bi olajšale življenja mnogim osebam z motnjami avtističnega spektra. ||
|-
|}