酵母的途径比哺乳动物细胞简单

二、酵母的UPR途径比哺乳动物细胞简单

完整的UPR途径首先在酵母中阐明。20世纪90年代初在酵母Bip基因启动子中发现了22bp的顺式作用元件UPRE，将它组装在报告基因中后，引起内质网应激的因素可诱导报告基因的表达。研究酵母UPR途径的工作从2方面开展：①用分子遗传学方法在内质网应激因素作用后不能诱导Bip表达的突变株中找到了Ire1p（又称Ern1p）基因。野生型的Ire1p在ER stress因素作用下诱导Bip及其他内质网伴侣蛋白的表达，产生UPR。Ire1p是内质网的单跨膜蛋白，N端位于内质网腔，C端位于胞质，其中有丝／苏氨酸蛋白激酶域和RNase域。由于其结构与单跨膜受体蛋白结构很相似，因此推测它的N端能感受内质网中未折叠蛋白质堆积的信号，从而分子变构、寡聚化、C端的蛋白激酶域活化、使寡聚化的Ire1p相互磷酸化，但C端的RNase域功能未明。②用分子生物学方法寻找与UPRE相互作用的转录因子，结果找到了HAC1蛋白，分子中有碱性亮氨酸拉链域（bZIP），能结合UPRE，使报告基因表达。经研究HAC1mRNA也存在于未发生内质网应激的细胞中，但HAC1mRNA要经过剪接，去除中间一段252核苷酸的内含子后才能被翻译，表达出HAC1蛋白。HAC1mRNA剪接并非通过经典的剪接体途径，而是依赖于Ire1p蛋白C端的RNase切除内含子，由Rlg1p蛋白（1种tRNA连接酶）将外显子连接。于是阐明了酵母中的UPR途径：内质网中的Bip与Ire1p蛋白的N端以非共价方式结合，抑制Ire1p蛋白的活化。内质网中堆积的未折叠蛋白质能与Bip相互作用，使Bip脱离Ire1p蛋白，因而Ire1p蛋白活化（包括变构、寡聚化、相互磷酸化而使RNase活化）。RNase切除HAC1mRNA中内含子，Rlg1p连接外显子。剪接后的HAC1mRNA表达出HAC1蛋白，HAC1蛋白与顺式作用元件UPRE结合，活化内质网中伴侣蛋白基因表达。