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近日，德国马克斯普朗克生物化学研究所的Sae-Hun Park、Manajit Hayer-Hartl和F. Ulrich Hartl研究小组在权威期刊《Cell》上发表了一篇题为“Stress-dependent condensate formation regulated by the ubiquitin-related modifier Urm1”的研究论文，揭示了在热应激或饥饿条件下，被Urm1修饰的靶蛋白能够增强可逆蛋白质凝聚物的形成。
在细胞应激反应中，热休克反应已被证明对稳定蛋白质结构至关重要。而最近的研究表明，细胞应激还会诱导细胞内环境的酸化，促进特定生物分子凝聚体的形成，尤其是应激颗粒（SGs）。其中，泛素和泛素相关修饰因子在细胞应激反应中起着重要作用。然而，相比其他泛素相关修饰因子，Urm1（泛素相关修饰因子1）的具体作用仍未被完全理解。Urm1不仅在tRNA硫化过程中作为硫载体，还在氧化应激下作为赖氨酸和丝氨酸导向的蛋白质修饰因子。
研究团队指出，在温度为37℃至46℃的热应激条件下，酿酒酵母细胞内55 kDa以上的Urm1修饰蛋白质会大量积累，这些修饰后的蛋白质大部分是不溶性的。此外，研究人员通过LC-MS/MS分析，发现Urm1修饰主要集中在RNA结合蛋白（RBPs）上，其中不少与SGs相关。
为了进一步揭示Urm1在应激条件下的定位及其作用，研究人员表达并观察了内源性启动子驱动的mNG-Urm1蛋白。在热应激条件下，mNG-Urm1迅速聚集成细胞质和核内的病灶，并且这些病灶的数量和大小会随应激条件的加剧而增加。进一步的实验表明，Urm1修饰可以将未组装的核糖体蛋白和组装因子分隔到核仁周围，同时结合细胞质中的SGs。Urm1的E1样酶Uba4也在SGs中积聚，这表明Urm1修饰通过促进蛋白质分割和相分离来保护应激条件下的关键蛋白质。
本研究还发现，一个酸性pH值对于Urm1的自组装以及与其靶蛋白和Uba4的相互作用是必要的。酸化的细胞环境能够触发Urm1的自聚及其与其他蛋白的相互作用，从而促进应激相关蛋白质的Urm化。实验证明，Urm1缺失的酿酒酵母细胞在高温条件下表现出明显的生长缺陷，这与缺乏SGs形成有关，而非tRNA硫化不足所致。
综上所述，本文揭示了在细胞应激引起的凝聚体形成过程中，Urm1的关键调控作用。研究结果表明，Urm1修饰不仅促进了应激颗粒和核仁凝聚物的形成，还增强了细胞在应激条件下的恢复能力。然而，Urm1在调控相分离中的分子机制尚需进一步探讨，未来的研究应致力于揭示更为具体的调控细节及“De-Urmylation”的逆转机制。
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