2024年6月27日，马克思普朗克生物化学研究所F. Ulrich Hartl、Manajit Hayer-Hartl、Sae-Hun Park共同通讯在Cell发表题为Stress-dependent condensate formation regulated by the ubiquitin-related modifier Urm1的文章，揭示了细胞通过形成这些凝聚相来应对压力的机制。这项研究的重点是泛素相关的修饰蛋白Urm1，它在应激条件下缩合物的形成中起着关键作用。
首先，作者揭示了在热应激下，存在不溶性、谷氨酰化蛋白质的积累，这表明Urm1修饰是对应激的快速反应。这种修饰不是随机的，因为该研究确定了多种Urm1靶蛋白，包括那些参与RNA结合、核仁结构和功能的蛋白。这些发现表明，Urm1是压力下蛋白质稳态的主要调节因子。此外，研究表明，Urm1本身在应激反应中形成细胞核和细胞质焦点，表明Urm1积极参与缩合物的形成。这些焦点不是静态的，而是可以与其他蛋白质结合的动态结构，例如在核周凝聚物和应激颗粒中发现的蛋白质。Urm1修饰靶蛋白的能力促进了这种聚结，导致它们被分配成缩合物。
这项研究还揭示了Urm1及其E1样酶Uba4对pH变化的反应机制——pH变化是应激条件的常见特征。在酸性pH下，Urm1和Uba4相分离，与靶蛋白形成共缩合物。这种相分离对于靶蛋白的有效氨酰化至关重要，因为它创造了有利于修饰反应的局部环境。体外实验进一步支持了这一模型，证明Urm1、Uba4和靶蛋白可以共同组装成缩合物。这种共组装是应激反应的关键步骤，可以对缩合物中的蛋白质进行特定修饰，增强其稳定性和功能。
最后，该研究表明，Urm1对细胞适应性和应激恢复能力至关重要。缺乏Urm1的细胞在凝结物形成中表现出缺陷，损害了它们承受应力的能力。这强调了Urm1在维持蛋白质稳态中的重要性，并强调了其作为分子“粘合剂”的作用，在压力下驱动保护相分离。
总的来说，这项研究提供了对Urm1如何在压力条件下调节缩合物形成的全面理解。作者揭示了一个复杂的调控网络，涉及Urm1与靶蛋白的共价和非共价相互作用，最终有助于应激细胞的生存。这些发现为探索生物分子缩合物在各种生物过程和疾病中的作用开辟了新的途径，为潜在的治疗干预措施铺平了道路。
