Biopolym. Cell. 2026; 42(1):44-53.
Структура та функції біополімерів
Внутрішньо невпорядкована ділянка 2 білка G3BP1 необхідна для залучення РНК комплексом G3BP1–Caprin1
1, 2Лавриненко К. Д., 1Амон Л., 2Кропивко С. В.
  1. Лабораторія «Структура-активність нормальних і патологічних біомолекул», Університет Париж-Сакле, Inserm, Університет д’Еврі
    Еврі, Франція, 91025
  2. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Формування стресових гранул потребує скоординованих взаємодій між РНК-зв’язувальними білками та мРНК, однак механізми, за допомогою яких внутрішньо невпорядковані ділянки (IDRs) білків стресових гранул регулюють залученнямРНК, залишаються недостатньо з’ясованими. Метою цього дослідження було охарактеризувати роль Внутрішньо невпорядкованої ділянки 2 (IDR2) білка G3BP1 у залученні мРНК до комплексу G3BP1-Caprin1. Методи. Взаємодії білок-білок і білок-РНК у клітинах аналізували шляхом оцінки колокалізації їхніх флуоресцентних сигналів на мікротрубочках із використанням аналізу залучення та змішування на мікротрубочках (microtubule bench recruitment and mixing assay). Здатність G3BP1, G3BP1-ΔIDR2 та комплексу G3BP1-Caprin1 до зв’язування з нуклеїновими кислотами оцінювали in vitro методом аналізу зсуву електрофоретичної рухливості (EMSA). Результати. Видалення IDR2 суттєво порушувало залучення мРНК білком G3BP1, незважаючи на наявність інтактних РНК-зв’язувальних доменів. G3BP1-ΔIDR2 зберігав здатність взаємодіяти з Caprin1 і демонстрував виражене гетеротипне змішування в клітинному контексті. Однак ані Caprin1, ані інші партнери G3BP1 не могли компенсувати втрату цим делеційним варіантом здатності до залучення мРНК. Дослідження in vitro підтвердили зниження зв’язування нуклеїнових кислот варіантом G3BP1-ΔIDR2 та показали, що Caprin1 не компенсує втрату цієї здатності. Отримані дані свідчать, що порушення залучення мРНК не зумовлене зміною компартменталізації, а відображає внутрішній дефект, пов’язаний із втратою IDR2. Висновки. Наші результати демонструють, що IDR2 відіграє критичну, непряму роль у G3BP1-опосередкованому залученні мРНК, підтримуючи конформацію білка, здатну до ефективного зв’язування з мРНК. Дослідження підкреслює важливість внутрішньо невпорядкованих ділянок у регуляції взаємодії з мРНК через конформаційні та структурні ефекти, а не через безпосереднє зв’язування з РНК, і надає нові уявлення про молекулярні принципи, що лежать в основі формування стресових гранул.
Keywords: мРНК-зв’язувальні білки, G3BP1, Caprin1, білок-білкові взаємодії, білок-мРНК взаємодії

References

[1] Protter DSW, Parker R. Principles and Properties of Stress Granules. Trends Cell Biol. 2016; 26(9):668-79.
[2] Anderson P, Kedersha N. Stressful initiations. J Cell Sci. 2002; 115(Pt 16):3227-34.
[3] Tourrière H, Chebli K, Zekri L, Courselaud B, Blanchard JM, Bertrand E, Tazi J. The RasGAP-associated endoribonuclease G3BP mediates stress granule assembly. J Cell Biol. 2023; 222(11):e200212128072023new.
[4] Matsuki H, Takahashi M, Higuchi M, Makokha GN, Oie M, Fujii M. Both G3BP1 and G3BP2 contribute to stress granule formation. Genes Cells. 2013; 18(2):135-46.
[5] Yang P, Mathieu C, Kolaitis RM, Zhang P, Messing J, Yurtsever U, Yang Z, Wu J, Li Y, Pan Q, Yu J, Martin EW, Mittag T, Kim HJ, Taylor JP. G3BP1 Is a Tunable Switch that Triggers Phase Separation to Assemble Stress Granules. Cell. 2020; 181(2):325-345.e28.
[6] Kang W, Wang Y, Yang W, Zhang J, Zheng H, Li D. Research Progress on the Structure and Function of G3BP. Front Immunol. 2021; 12:718548.
[7] Solomon S, Xu Y, Wang B, David MD, Schubert P, Kennedy D, Schrader JW. Distinct structural features of caprin-1 mediate its interaction with G3BP-1 and its induction of phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2alpha, entry to cytoplasmic stress granules, and selective interaction with a subset of mRNAs. Mol Cell Biol. 2007; 27(6):2324-42.
[8] Kedersha N, Panas MD, Achorn CA, Lyons S, Tisdale S, Hickman T, Thomas M, Lieberman J, McInerney GM, Ivanov P, Anderson P. G3BP-Caprin1-USP10 complexes mediate stress granule condensation and associate with 40S subunits. J Cell Biol. 2016; 212(7):845-60.
[9] Lavrynenko K, Rengifo-Gonzalez JC, Joshi V, Pankivskyi S, Pastré D, Kropyvko S, Hamon L. mRNA recruitment by G3BP1 condensates is regulated by Caprin1 but requires G3BP1 binding to mRNA. Sci Rep. 2025; 15(1):37076.
[10] Rengifo-Gonzalez JC, El Hage K, Clément MJ, Steiner E, Joshi V, Craveur P, Durand D, Pastré D, Bouhss A. The cooperative binding of TDP-43 to GU-rich RNA repeats antagonizes TDP-43 aggregation. Elife. 2021; 10:e67605.
[11] Boca M, Kretov DA, Desforges B, Mephon-Gaspard A, Curmi PA, Pastré D. Probing protein interactions in living mammalian cells on a microtubule bench. Sci Rep. 2015; 5(1):17304.
[12] Yao Z, Liu Y, Chen Q, Chen X, Zhu Z, Song S, Ma X, Yang P. The divergent effects of G3BP orthologs on human stress granule assembly imply a centric role for the core protein interaction network. Cell Rep. 2024; 43(8):114617.
[13] Wang Y, Su J, Wang Y, Fu D, Ideozu JE, Geng H, Cui Q, Wang C, Chen R, Yu Y, Niu Y, Yue D. The interaction of YBX1 with G3BP1 promotes renal cell carcinoma cell metastasis via YBX1/G3BP1-SPP1- NF-κB signaling axis. J Exp Clin Cancer Res. 2019; 38(1):386.
[14] Maucuer A, Desforges B, Joshi V, Boca M, Kretov DA, Hamon L, Bouhss A, Curmi PA, Pastré D. Microtubules as platforms for probing liquid-liquid phase separation in cells - application to RNA-binding proteins. J Cell Sci. 2018; 131(11):jcs214692.
[15] Schulte T, Panas MD, Han X, Williams L, Kedersha N, Fleck JS, Tan TJC, Dopico XC, Olsson A, Morro AM, Hanke L, Nilvebrant J, Giang KA, Nygren PÅ, Anderson P, Achour A, McInerney GM. Caprin-1 binding to the critical stress granule protein G3BP1 is influenced by pH. Open Biol. 2023; 13(5):220369.